用于高密度产品的挤压模具组件.pdf

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摘要
申请专利号:

CN200980105384.0

申请日:

2009.08.07

公开号:

CN101969794A

公开日:

2011.02.09

当前法律状态:

终止

有效性:

无权

法律详情:

未缴年费专利权终止IPC(主分类):A23P 1/12申请日:20090807授权公告日:20130911终止日期:20160807|||授权|||实质审查的生效IPC(主分类):A23P 1/12申请日:20090807|||公开

IPC分类号:

A23P1/12; A23N17/00; A21C11/20

主分类号:

A23P1/12

申请人:

温吉尔制造公司

发明人:

J·P·卡尔恩斯; G·J·洛基; P·B·怀尔特兹; A·L·布鲁宁; L·N·贝利

地址:

美国堪萨斯州

优先权:

2009.04.08 US 12/420,725

专利代理机构:

上海专利商标事务所有限公司 31100

代理人:

刘佳;丁晓峰

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内容摘要

高容量挤压模具组件(20、90、130、140、180、252)中的每一个具有管状区段(44、146、162、268)以及细长的、可轴向地旋转的、螺旋状的螺杆区段(56、56a、152、168、276、278),这些区段以大约1-11度的恒定或不同的发散角度配合地界定截头圆锥形的、向外发散的材料流动路径(75、160、291)。发散的管状区段(44、146、162、268)及螺杆区段(56、56a、152、168、276、278)的使用允许较大模板(76、118、292)的使用,而具有增加数目的模具开口(80、124、296)。这允许挤压生产速率的显著增加。模具组件(20、90、130、140、180、252)可用于生产广大数目的人类食品或动物饲料,且特别是漂浮式或沉没式种类的水生饲料。在本发明的另一方面,提供一种挤压机(210),沿着该挤压机的长度具有发散及收缩的区段(212、214),并界定对应的流动路径(230、246)。

权利要求书

1: 一种高容量食物挤压模具组件, 包括 : 细长的管状区段, 所述管状区段具有一纵向轴线, 且具有一轴向长度以及设有入口端 部和出口端部的内孔 ; 多个分开的、 结构上不同的管状延伸部分, 所述延伸部分与所述内孔出口端部可操作 地联接, 且构造成从所述管状区段接受食物材料, 所述延伸部分中的每一个相对于所述管 状区段的纵向轴线以一倾斜角度定向 ; 食物挤压模具, 所述食物挤压模具在邻近其远离所述管状区段的端部与所述延伸部分 中的每一个可操作地联接, 且包括多个模具开口, 所述模具开口构造成在经过所述模具挤 压食物材料期间产生横越所述模具开口的压降。
2: 如权利要求 1 所述的模具组件, 其特征在于, 所述延伸部分中的每一个以大约 2-12 度的角度独立地定向。
3: 如权利要求 1 所述的模具组件, 其特征在于, 所述管状延伸部分在其远离所述管状 区段的所述端部彼此不连通。
4: 一种食物挤压机, 包括 : 细长的筒体, 所述筒体具有食物材料入口端部和出口端部 ; 细长的、 可轴向地旋转的、 螺旋状的食物材料运送螺杆, 所述运送螺杆位于所述筒体 内, 且可操作以在压力下将食物材料从所述入口移动朝向并经过所述出口 ; 以及 食物挤压模具组件, 所述食物挤压模具组件联接至所述筒体的出口端部, 且包括 : 细长的管状区段, 所述管状区段具有一纵向轴线, 且具有一轴向长度以及设有入口端 部和出口端部的内孔 ; 多个分开的、 结构上不同的管状延伸部分, 所述延伸部分与所述内孔出口端部可操作 地联接, 且构造成从所述管状区段接受食物材料, 所述延伸部分中的每一个相对于所述管 状区段的纵向轴线以一倾斜角度定向 ; 食物挤压模具, 所述食物挤压模具在邻近其远离所述管状区段的端部与所述延伸部分 中的每一个可操作地联接, 且包括多个模具开口, 所述模具开口构造成在经过所述模具挤 压食物材料期间产生横越所述模具开口的压降。
5: 如权利要求 4 所述的食物挤压机, 其特征在于, 所述延伸部分中的每一个以大约 2-12 度的角度独立地定向。
6: 如权利要求 4 所述的食物挤压机, 其特征在于, 包括与所述管状区段出口端部可操 作地联接的歧管, 以便从所述出口端部接受食物材料, 所述管状延伸部分与所述歧管可操 作地连接。
7: 如权利要求 4 所述的食物挤压机, 其特征在于, 所述管状延伸部分在其远离所述管 状区段的所述端部彼此不连通。
8: 一种由细长挤压机筒体挤压食物材料的方法, 所述挤压机筒体具有一纵向轴线, 所 述方法包括以下步骤 : 将来自所述挤压机筒体的食物材料分开, 并将所述食物材料传送进入及经过多个细长 的、 分离的、 结构上不同的管状延伸部分, 所述管状延伸部分界定个别的行进路径, 所述延 伸部分中的每一个相对于所述筒体纵向轴线以一角度定向 ; 以及 迫使所述食物材料沿着所述个别的行进路径经过多个限制孔口食物挤压模具开口而 2 行进经过所述延伸部分。
9: 如权利要求 8 所述的方法, 其特征在于, 所述延伸部分中的每一个相对于所述筒体 纵向轴线以大约 2-12 度的角度独立地定向。
10: 如权利要求 8 所述的方法, 其特征在于, 包括以下步骤 : 迫使所述食物材料经过所 述限制模具开口, 而不使沿着所述个别的行进路径通过的材料重新组合。

说明书


用于高密度产品的挤压模具组件

    技术领域 本发明大体上涉及用于与单螺杆或双螺杆的挤压机一起使用的改善的高容量模 具组件, 其特别设计成用于诸如沉没式水生饲料的生产。 更特别地是, 本发明涉及这种模具 组件、 包括该模具组件的挤压机、 及对应的方法, 其中, 该模具组件较佳地包括多个细长的 倾斜定向的延伸管, 这些延伸管与挤压机筒体可操作地联接, 并且在延伸管端部的外端具 有模板。 倾斜管的使用允许较大面积模板的使用, 该模板在其中具有较大数目的模具开口, 因此增加挤压速率。
     背景技术 可吃的产品、 诸如人类食品及动物饲料的挤压处理长期以来已被实现且是一高度 开发的技术。大致言之, 该单螺杆或双螺杆型食物挤压机被采用, 并具有细长的管状筒体, 该筒体邻近其一端部设有输入装置, 且在其出口设有限制孔口模具 ; 及在该筒体内的一个 或两个螺旋状、 可旋转的螺杆。在很多情况中, 蒸汽在处理期间被注射进入该筒体。孔口模
     板与该筒体的出口端部可运转地联接, 以便当该产品从该挤压机露出时形成该产品。视所 选择的挤压条件而定, 该最后的产品可被完全或局部地蒸煮, 且能具有不定的膨胀程度。
     很多商业挤压机被设计成具有收缩端子的螺杆区段, 其有时候被称为 “牙轮锥顶 (cone nose)” 区段。这些螺杆区段被安置在互补的收缩筒体区段内。这些收缩挤压机端部 组件设置成刚好在最后挤压模具上游增加该挤压机内的压力及剪力条件。 这些设计的典型 范例在美国专利第 4,118,164 号 ( 单螺杆 ) 及第 4,875,847 号 ( 双螺杆 ) 中发现。
     参考图 18, 传统现有技术的食物挤压组件大致上由串联地互连的预处理机 10 及 挤压机 11 所组成, 该挤压机 11 具有终止在限制孔口模具 13 的多区段筒体 12, 及一个或两 个内部、 螺旋状、 可轴向地旋转的螺杆 14。该螺杆 14 包括细长的中心轴 15, 且沿着该轴的 长度设有螺旋齿 16。 在很多情况中, 该端子头部及螺杆区段 17 及 18 为收缩、 截头圆锥形设 计, 以便刚好在模具 13 的上游增加该筒体内的压力及剪力条件。
     在操作中, 可吃的材料 ( 通常为包括各种数量的蛋白质、 淀粉及脂肪的成分混合 物 ) 被馈送入预处理机 12, 在此其最初藉由加入蒸汽和 / 或水而增加湿度, 且被加热以局部 地蒸煮该材料。 该预处理的材料接着被传送至该挤压机 11, 在此该转动螺杆 14 的动作具有 运送该材料朝向及经过模具 13 的作用。在此运送期间, 该材料遭受增加的温度、 压力及剪 力水平, 以便将该材料蒸煮至想要的程度。当该材料从该模具 13 露出时, 其形成为最后的 产品, 并由于湿气自该材料闪蒸出的结果可遭受膨胀。 膨胀的程度是受控制的现象, 且被赋 予至该筒体 12 内的材料的能量的数量及该最后模具 13 的几何形状所影响。
     这些食物挤压机系统已被使用达数十年, 以生产宽广种类的人类食品及动物饲 料。然而, 已被发现, 该端子筒体及螺杆区段 17 及 18 的截头圆锥形端部构造会限制能用这 种挤压组件获得的生产率。特别地是, 由于该端子筒体及螺杆区段收缩的事实, 该模具 13 必定具有减少的表面积, 且因此可在其中仅只具有某一数目的限制模具开口。 更确切地是, 对于一些产品、 诸如小直径或微小水生的喂料, 可用的模具开口的数目上的限制是生产率中的限制因素。
     譬如, 使用一用于微小水生的喂料的生产的典型的温吉尔 (Wenger) 型号 X165 单 螺杆挤压机具有高达 2 毫米的直径, 最大生产量是大约每小时 1-1.5 吨, 且此生产率限制可 归因于仅只少数模具孔洞的存在。
     其他传统的挤压机设计被揭示在美国专利第 3,728,053 ; 3,904,341 ; 4,346,652 ; 4,352,650 ; 4,400,218 ; 4,422,839 ; 4,836,460 ; 5,458,836 ; 6,074,084 ; 6,331,069 ; 6,491,510 ; 7,101,166 号 ; 日 本 专 利 第 JP 55013147 号 ; 非专利文献 : Effects of Die Dimensions on Extruder Performance( 模具尺寸对挤压机性能的的影响 ) ; Sokhey A S; Ali Y ; Hanna M A ; Foodline ; Influrence of Extrusion Conditions on Extrusion Speed, Temperature, and Pressure in the Extruder and on Pasta Quality( 挤压条 件对挤压机中的挤压速率、 温度、 及压力及面团品质的的影响 ) ; Abecassis, J; Abbou.R ; Food Sei.&Tech.Abs ; 以及 Barrel-Valve Assembly : Its Influence of Residence Time Distribution and Flow Pattern in a Twin-screw Extruder( 筒体阀组件 : 其对双螺杆 挤压机中的滞留时间分布及流动型式的影响 ) ; Liang, M., Hsieh, F; AGRICOLA。 发明内容
     本发明克服了上面所概述的问题, 且提供高容量挤压模具组件, 供与单螺杆或双 螺杆挤压机一起使用。 大致言之, 该模具组件包括细长的管状区段, 该管状区段具有一轴向 长度、 较小直径的入口端部以及较大直径的出口端部, 内孔沿着从该入口端部朝向该出口 端部的方向以大约 1-11 度 ( 更佳地是大约 1.5-7 度, 且最佳地是大约 2-4 度 ) 的角度渐进 地发散。细长的、 可轴向地旋转的螺杆区段位于该管状区段内, 且具有一轴向螺杆长度, 并 设有靠近该管状区段入口端部的较小直径入口端部、 以及靠近该管状区段出口端部的较大 直径出口端部。 该螺杆区段包括细长的轴, 该轴沿着该轴的长度设有向外延伸的螺旋齿, 螺 旋齿呈现螺旋齿外部表面, 于一由该入口端部朝向该出口端部的方向中, 该螺旋齿外部表 面在一由大约 1-11 度 ( 更佳地是大约 1.5-7 度, 且最佳地是大约 2-4 度 ) 的角度渐进地发 散。 模具单元与该管状区段出口端部结合, 并具有多个穿过该模具单元的模具开口, 模具开 口构造成在挤压操作期间产生横越该模具开口的压降。
     如此, 在较佳形式中, 该匹配的管状区段及螺杆区段界定具有前述的发散角度的 向外发散流动路径, 该发散角度在整个形状中大致上是截头圆锥形。因此, 如与现有技术 作比较, 该模具单元可具有较大的整个面积, 以致更多模具开口能被提供, 以增加挤压机容 量。
     虽然管状区段及螺杆区段较佳地是遍及其整个轴向长度形成具有逐渐地及渐进 地发散界定表面, 在某些情况中, 该发散不须为遍及这些区段的全部。更大致上, 管状区段 及螺杆区段在其长度的至少大约百分之 50 上方、 且更佳地是在其长度的至少大约百分之 75 上方将具有发散表面。 另外, 虽然于某些实施例中, 管状区段及螺杆区段的发散角度是相 同的, 在其他情况中, 这些角度可为不同的。 管状区段及螺杆区段的个别区段也可为不同发 散角度。 譬如, 该模具组件的给定部分可具有相对小的发散角度, 而该模具组件的下游部分 可构造成具有相对大的发散角度。
     在较佳形式中, 该模具组件的管状区段由设有可替换的内部套筒的圆柱形本体所组成, 该内部套筒具有想要的发散表面, 以致该本体及套筒配合地界定该整个头部区段。 然 而, 在其他情况中, 整体的管状区段能被使用。
     在此本发明的模具组件被用于诸如漂浮式微小水生的喂料的低密度产品的生产, 该模具单元包括紧靠接近地坐落至该螺杆区段的端部的模板。这是避免一状态, 在此经处 理的材料被允许于通过该模板之前致密。
     在另一方面, 在此该模具组件被采用于诸如沉没式水生的喂料的高密度产品的生 产, 该模板与该螺杆区段的终端隔开一有效的距离。有利地是, 在这种模具中, 多个倾斜定 向的、 结构上不同及分开的材料流动管被定位在该螺杆区段的出口, 且模板被安装在流动 管的另一端部。更确切地是, 以这种倾斜流动管的使用, 适当的发散能被获得, 而没有使用 该上游发散管状区段及螺杆区段, 或用于此事件, 甚至没有使用最后的螺杆区段。如此, 这 种高产品密度模具组件较佳地是包括细长的管状区段, 其呈现纵向轴线及具有轴向长度及 内孔, 并设有入口端部及出口端部, 且设有与该管状区段出口端部可运转地联接的歧管, 以 便由该出口端部承接材料。 多个管状延伸部分固定至歧管, 且构造成由该歧管承接材料, 该 延伸部分的每一个以一倾斜角度相对当该管状区段的纵向轴线定向。 邻近该延伸部分的每 一个远离该歧管的端部, 模具与该延伸部分的每一个可运转地联接, 且包括多个模具开口, 并定向该模具开口, 以在挤压操作期间产生横越该模具开口的压降。该延伸部分的每一个 以大约 2-12 度、 更佳地是大约 4-10 度的角度相对当该管状区段的纵向轴线独立地定向。 然而, 在较佳实例中, 邻近该歧管的上游管状区段配备有可轴向地旋转的螺杆区 段, 且该上游管状区段及螺杆区段如上面所述, 也即, 这些区段具有发散的结构, 以呈现经 过这些区段的大致上截头圆锥形流动路径。
     该模具组件建立由挤压机筒体挤压材料的方法, 其包括在压力下沿着渐进地发散 的、 大致上截头圆锥形行进路径移动材料的步骤, 该行进路径被界定于固定不动的管状区 段与轴向转动的、 螺旋状的螺杆区段之间, 该固定不动的管状区段具有一轴向长度, 并设有 呈现较小直径入口端部及较大直径出口端部的内孔, 该螺杆区段位于内孔内。该发散的路 径对应于管状区段及螺杆区段的发散角度, 且大致上沿着从该入口端部朝向该出口端部的 方向呈大约 1-11 度 ( 更佳地是大约 1.5-7 度, 且最佳地是大约 2-4 度 )。该行进的路径可 大体上遍及该内孔的整个轴向长度渐进地发散, 但于任何情况中应渐进地发散遍及此轴向 长度的至少大约百分之 50。在沿着该流动路径行进之后, 该材料通过多个限制孔口模具开 口, 以便横越该模具开口建立一压降。
     如先前所注意的, 在此该模具组件被设计用于低密度产品的生产, 该模具接近地 邻近该螺杆区段的终端。在此高密度产品是想要的, 且利用该发散流动管, 该材料藉由该 挤压机的作用被强迫经过这些流动管, 以便允许该材料在挤压的前于该流动管中冷却及致 密。
     在本发明的另一方面, 提供改良的挤压机, 沿着其长度具有交替的发散及收缩区 段。此挤压机包括 : 细长的管状筒体, 其呈现入口端部及出口端部 ; 以及一细长的、 可轴向 地旋转的、 螺旋状的螺杆, 其在该筒体内, 且可操作以在压力下将材料从该入口移动朝向及 经过该出口。 模具组件联接至该筒体的出口端部, 且呈现多个穿过该处的模具孔洞, 在该材 料的通道该开口期间, 该模具孔洞构造成产生横越该模具开口的压降。该挤压机筒体沿着 其长度具有第一区段及第二区段, 其中该第一区段具有第一大致上截头圆锥形内孔, 该截
     头圆锥形内孔使其大端部最接近至该入口端部及使其小端部最接近至该出口端部。 该第二 区段具有第二大致上截头圆锥形内孔, 该截头圆锥形内孔使其大端部最接近至该出口端部 及使其小端部最接近至该入口端部。该螺杆组件沿着其长度也具有第一区段及第二区段, 且对应地承接在该第一管状区段及第二管状区段内。 该第一螺杆区段大致上是截头圆锥形 构造, 并与该第一管状区段对齐, 且该第二螺杆区段与该第二管状区段对齐的大致上截头 圆锥形构造。据此, 该第一管状区段及该第一螺杆区段沿着其长度及朝向该出口端部配合 地界定收缩的材料流动路径, 且该第二管状区段及该第二螺杆区段沿着其长度及朝向该出 口端部配合地界定收缩的材料流动路径。 该交替的收缩及发散挤压机区段可沿着该筒体的 长度隔开, 但较佳地是彼此邻近。
     传统的模板可为与本发明的挤压机一起使用。 然而, 为获得本发明的最大利益, 其 改良的模具组件应与该挤压机一起使用。 附图说明
     图 1 是按照本发明用于低密度压出物的生产的模具组件的立体图, 该模具组件联 接至挤压机筒体的出口端部 ;图 2 是图 1 中所示出的组件的端视图 ;
     图 3 是一侧视图, 具有图 1 中所示出的组件破开的零件 ;
     图 4 是图 1 的组件的直立剖面图 ;
     图 5 是按照本发明用于高密度压出物的生产的另一模具组件的立体图, 该模具组 件联接至挤压机筒体的出口端部, 且示出了邻近该模具面的切断刀具 ;
     图 6 是图 5 中所示出的组件的端视图 ;
     图 7 是一侧视图, 具有图 5 中所示出的组件破开的零件 ;
     图 8 是图 5 的组件的直立剖面图 ;
     图 9 是图 5 的模具组件的立体图, 显示成与挤压机筒体分开及没有切断刀具 ;
     图 10 是图 9 的模具组件的端视图 ;
     图 11 是图 9 的模具组件的立体图, 从与图 9 所示的相反端观察 ;
     图 12 是图 9 模具组件的端视图, 示出与图 10 中所显示的端部相反的端部 ;
     图 13 是安装在挤压机筒体的端部上的另一模具组件的直立剖面图, 并具有可变 深度、 减少容量的螺杆, 而当作该模具组件的一零件 ;
     图 14 是具有一对对齐、 发散螺杆区段的另一模具组件的直立剖面图, 其中邻近该 模具的端子螺杆区段比该邻近的螺杆区段具有较大的发散角度 ;
     图 15 是挤压机及模具组件的直立剖面图, 其中该模具组件的端子螺杆区段是平 直的, 且该邻近的螺杆区段为发散构造 ;
     图 16 是挤压机及模具组件的直立剖面图, 其中该模具组件的端子螺杆区段为发 散构造, 且该邻近的螺杆区段为收缩构造 ;
     图 17 是配备有按照本发明的模具组件的双螺杆挤压机的直立剖面图, 其中该螺 杆区段包括一对交错插入的螺杆区段 ;
     图 18 是典型的现有技术预处理机 / 挤压机组件的直立剖面图 ;
     图 19 是包括在图 5-12 中所描述的模具组件的单螺杆挤压机的片段、 直立剖面图,并使背压阀介入在该挤压机的出口端部及该模具组件的入口端部之间 ;
     图 20 是在图 17 中所示出的双螺杆挤压机型式的一片段、 直立剖面图, 且具有图 5-12 的模具组件 ; 以及
     图 21 是图 20 的双螺杆挤压机的一片段、 直立剖面图, 且具有图 1-4 中所示出的模 具型式。 具体实施方式
     图 1-4 的实施例——用于低密度产品的生产的挤压模具组件
     现在翻至图 1-4, 示出模具组件 20, 其附接至传统的单螺杆挤压机的端部, 且不具 有收缩端部区段。 该挤压机由多个管状、 端对端地互连的头部区段所组成, 该头部区段界定 一固定不动的管状筒体, 该管状筒体具有入口并终止在最后的出口头部区段 24。细长、 多 区段、 螺旋状、 可轴向地旋转的螺杆组件定位在该筒体内, 且终止于最后头部区段 24 的最 后螺杆区段 30 中 ; 该螺杆组件是可操作的, 以将材料从该筒体的入口端部移动朝向及经过 其出口端部。这些螺杆区段的每一个包括中心轴 32 及多个向外延伸的螺旋齿 34。该轴 32 依序安装在中心驱动轴 36 上, 该中心驱动轴与后方电动机及驱动器组件 ( 未示出 ) 联接, 该后方电动机及驱动器组件用于该轴 36 的旋转, 而没有其平移运动, 在图 4 中最佳所示, 组 成该挤压机筒体的头部区段可配备有内部、 平直的或螺旋状的肋条式套筒 38, 该套筒沿着 该筒体的长度配合地界定细长的内孔 39。 该管状区段可具有用于将蒸汽和 / 或水注射到该 筒体 26 内的端口 40。另外, 这些区段可具有装有端口的外部夹套 42, 以经过水或蒸汽注射 的使用允许该筒体内的温度的间接热交换控制。 该模具组件 20 安装在最后头部 24 上, 且包括管状区段 44, 该管状区段具有热交换 夹套 46。该管状区段 44 也具有内部、 螺旋状肋条式套筒 48, 其界定与内孔 39 连通的内部 截头圆锥形内孔 50。可观察到, 该内孔 50 具有相对小直径的入口端部 52 及相对大直径的 出口端部 54, 以及逐渐地及渐进地发散的内孔界定壁表面 55, 该壁表面由入口端部 52 延伸 至出口端部 54。该管状区段 44 的长度 / 直径 (L/D) 比率、 也即该管状区段 44 的轴向长度 除以该小入口端部 52 的内径的比率是大约 2.03。大致上, 对此实施例的模具组件, 该 L/D 比率应为大约 1.5-4、 更佳地是大约 2-3。
     该模具组件 20 也具有螺杆区段 56, 该螺杆区段 56 在管状区段 44 内及藉由螺栓 60 固定至减少直径的驱动轴延伸部分 58。该螺杆区段 56 包括轴 62 及向外延伸的螺旋齿 64。该螺杆区段 56 也呈现邻近最后螺杆区段 30 的入口端部 66 及相反的出口端部 68。该 轴 62 具有外部界定表面 70, 其从入口端部 66 发散至出口端部 68。类似地, 该螺旋齿 64 呈 现也以与表面 70 相同方式发散的螺旋齿外部表面 72。在此实施例中, 表面 55、 70 及 72 在 3 度的恒定角度发散, 且配合地界定从该入口端部 52 及 66 至该出口端部 54 及 68 的大致上 截头圆锥形流动路径 75。实际上, 大约 1.5-7 度及更佳地大约 2-6 度的发散角度已被发现 为合适的。
     该模具组件 20 也具有呈模板 76 的形式的模具单元 74, 该模板借助螺栓 78 固定 至管状区段 44。该模板 76 具有多个限制孔口的模具开口 80, 这些模具开口配置成大体圆 形的图案, 以便可与流动路径 75 的出口端部直接连通, 且在挤压期间横越这些开口 80 建立 压降。该模板 76 也配备有中心短轴 82, 以有利于可旋转刀具 ( 未示出 ) 邻近该模板 76 的
     出口面的安装。在此实施例中, 该模板 76 贴近地邻近螺杆区段 56 的出口端部 68, 这在低 密度压出物的生产中是重要的。大致上, 该模板 76 应被定位成与该出口端部 68 隔开大约 0.5-2 英寸的距离, 或更大致上隔开比模板 76 的直径小的距离。
     在使用模具组件 20 的低密度压出物的生产中, 起始混合物进入及经过该挤压机 筒体及最后经过模具组件 20。在此通过期间, 该螺杆组件及模具螺杆区段 56 藉由轴 36 旋 转。假如想要, 蒸汽和 / 或水可经由端口 40 注射进入该筒体 26, 且更进一步的温度控制可 藉由使冷水或冷蒸汽通过该夹套 42 来实现。这具有使起始混合物遭受温度、 压力及剪力的 增加水平的效果, 以便将该混合物蒸煮至想要的程度。由筒体 26 所传送的材料沿着该发散 的、 大致上截头圆锥形流动路径 75 运送朝向及经过该模具开口 80。保持挤压参数 ( 例如 SME、 STE、 及挤压机构造 ), 以便将大量能量赋予至该材料, 从而当产品从该模具开口 80 露 出时增加产品的膨胀程度。
     使用该模具组件 20 能生产各种低密度压出物。此一产品的主要范例是设计成大 部分漂浮在水的表面或接近水的表面的漂浮鱼饲料。在这种饲料的生产中, 起始混合物将 典型包含一种或多种谷物 ( 例如玉米、 小麦、 燕麦、 高粱、 黄豆 ) 以及诸如鱼粉的蛋白质材 料。该起始混合物通常将最初地在预处理机中被处理和加湿, 该预处理机诸如温吉尔 DDC 预处理机或如于美国专利第 7,448,795 号中所揭示的预处理机。在该挤压机中, 以下的条 件是典型的 : 在该挤压机筒体内处理的材料的停留时间是大约 3-20 秒、 更佳地是大约 4-10 秒; 挤压机螺杆速率是每分钟大约 250-900 转、 更佳地是每分钟大约 400-800 转 ; 将在该筒 体内处理的材料的最高温度是摄氏 100-150 度、 更佳地是大约摄氏 110-125 度 ; 在该筒体内 的最大压力是大约每平方英寸 100-2000 磅、 更佳地是大约每平方英寸 400-800 磅。在此处 理中, 该材料可被蒸煮至任何想要的程度 ( 如藉由带有淀粉成分的糊化作用程度所测量 ), 但通常达到至少大约百分之 75 的蒸煮程度、 更佳地是大约百分之 75-98。该漂浮鱼饲料通 常包含大约 18-36 重量百分比的蛋白质、 大约 2-5 重量百分比的脂肪、 及大约 20-50 重量百 分比的淀粉, 及具有大约 21-23 重量百分比的挤出含水量, 及大约每升 410-460 克的湿式产 品密度。
     已被发现, 模具组件 20 的使用克服传统挤压系统所经历的生产上的限制, 其中, 如与典型的较小模板 13 作比较, 该模板 76 具有远较大数目的模具开口 80。 更确切地是, 生 产速率通常很显著地增强三倍或更多倍, 而在产品品质中没有任何损失。
     图 5-12 的实施例——用于高密度产品的生产的挤压模具组件
     图 5 示出模具组件 90, 其与挤压机的最后头部区段 24 可运转地联接, 就像第一实 施例的情况中那样。该模具组件 90 包括管状区段 44 及螺杆区段 56, 再次像在第一实施例 中所提出的那样。由于区段 24 及 44、 及螺杆区段 30 及 56 与稍早实施例完全相同, 因此在 图 5-12 中使用相同的附图标记, 且这些部件的进一步讨论是不需要的。
     除了先前所注意的管状区段 44 及螺杆区段 56 以外, 该整个模具组件 90 具有歧管 92、 倾斜延伸管 94、 及最后模具单元 96。该歧管 92 借助螺栓 98 固定至管状区段 44 的接合 端, 且包括主要本体 100, 该主要本体具有后方壁面 102、 向前延伸的环状壁面 104、 与外部 壁面 106。如在图 11 及 12 中最佳所示, 该后方壁面 102 具有中心开口 108, 其与截头圆锥 形流动路径 75 连通。有点 Y 形的分隔件 110 延伸于壁面 102 及 106 之间, 且具有将该开口 108 分成三个相等面积区段 108a、 108b、 108c 的作用。该外部壁面 106 具有三个等距离隔开、 呈圆形配置的开口 112, 这些开口分别与区段 108a、 108b、 108c 连通。延伸管 94 固定在 每一个开口 112 内, 该开口具有相对该本体 100 的中心纵向轴线将该延伸管定位在一倾斜 角度的作用。在所显示的设计中, 延伸管 94 中的每一个定向成离此轴线大约 6 度的发散角 度、 更大致上为大约 2-12 度的发散角度、 且更佳地是大约 4-10 度是合适的。 这些延伸管 94 可具有可变的长度, 但大致上具有大约 6-24 英寸的轴向长度。
     该模具单元 96 邻近其与本体 100 远离的端部固定至延伸管 94。 特别地是, 该模具 单元 96 包括主要本体 114, 其具有三个穿过该处的同样圆周地隔开、 截头圆锥形内孔 116。 如图 8 中最佳所示, 延伸管 94 的外置端部分别被承接在内孔 116 内。模板 118 藉由螺栓 120 固定至主要本体 114 的外部面。该模板 118 具有三个分别遮盖内孔 116 的外侧端部的 模具区段 122。模具区段 122 的每一个具有一系列穿过该处的限制模具开口 124, 限制模具 开口横越该开口在挤压期间建立压降。安装短轴 126 延伸经过模板 118, 且固定在本体 114 内。该短轴 126 允许可旋转的切断刀具 128 的安装。
     在较佳形式中, 延伸管 94 的横截面是圆形的, 且被配置在一大体上圆形的阵列 中。然而, 本发明未如此受限制, 且延伸管能具有不同的横截面形状, 并可被不同地配置。 在此该 “直径” 一词相对于延伸管 94 使用, 这在采用非圆形的延伸管时意欲表示最大横截 面尺寸。此外, 较佳的是, 延伸管 94 为静态的, 也即它们沿着其长度不包含任何可移动的部 件, 且沿着这些长度具有恒定的形状及直径。 较佳地是, 用于延伸管 94 的长度 / 直径 (L/D) 比率是大约 2-8、 更佳地是大约 3-5、 及最佳地是大约 3.75。也较佳的是, 延伸管是分开的, 且在其邻近外部有孔口的模具区段 122 的端部彼此不会连通。这与一状态成对比, 在该状 态提供分开的流动路径, 其中来自个别流动路径的材料在其挤压之前重新结合。 在使用模具组件 90 的挤压期间, 馈送入该挤压机筒体的预处理材料遭受增加的 剪力、 温度、 及压力水平, 且从该挤压机筒体进入歧管 92, 在此该材料由于分隔件 110 的存 在而被分成三道流束。 这些个别的流束接着被强迫经过分开、 结构不同的延伸管 94, 而朝向 及经过模板 118 的模具区段 122。如此, 该材料通过完全分开、 互相发散的行进路径。在经 过延伸管 94 的行程期间, 该材料已增加密度及冷却, 以致该最后的压出物具有相当高的密 度。再者, 如与传统模具比较, 延伸管 94 导致较长的滞留时间及如此更多蒸煮该产品。代 替具有相同总横截面积的单根大管或延伸部分, 歧管 92 及分开的延伸管 94 的使用导致横 越模具的较高压降, 如此产生较致密的产品。当然, 保持该挤压机的操作条件, 以致在挤压 时避免过度的膨胀。大致上, 模具组件 90 可遵循上第一实施例所指定的条件。
     模具组件 90 的主要应用是沉没式鱼饲料的生产, 该鱼饲料被设计成以受控制的 速率 ( 例如缓慢及快速沉没式饲料 ) 在水中下降, 该速率对于特定的鱼种是最佳的。 普通的 缓慢沉没式鱼饲料具有大约百分之 26-45 重量百分比的蛋白质含量、 大约百分的 20-40 重 量百分比的脂肪含量、 及大约百分之 5-15 重量百分比的淀粉含量。对应地, 较致密的快速 沉没式饲料通常具有大约百分之 26-48 重量百分比的蛋白质含量、 大约百分之 18-26 重量 百分比的脂肪含量、 及大约百分之 10-15 重量百分比的淀粉含量。该缓慢及快速沉没式鱼 饲料的挤出含水量分别是大约百分之 18-22 重量百分比及百分之 26-28 重量百分比。该湿 式产品具有由大约每升 510-570 克 ( 缓慢沉没式 ) 及每升 600-650 克 ( 快速沉没式 ) 的密 度。能藉由模具组件 90 所生产的密集水生饲料的另一型式是虾子饲料, 其通常具有大约百 分之 22-32 重量百分比的蛋白质、 百分之 2-6 重量百分比的脂肪、 及百分之 12-26 重量百分
     比的淀粉。这些产品具有大约百分之 27-31 重量百分比的挤出含水量及大约每升 660-720 克的湿式产品密度。
     图 13 的实施例——用于具有可变深度、 减少体积的高密度产品的生产的挤压模具 组件
     图 13 示出一替代的模具组件 130, 再次被示出为安装在挤压机的最后头部区段 24 上。所示出的挤压机筒体及螺杆部件与图 4 的挤压机筒体及螺杆部件完全相同, 因此使用 相同的附图标记。该模具组件 130 也包括许多与模具组件 20 相同的部件, 且完全相同的部 件如图 4 中加以编号, 且类似但不同的部件具有与图 4 中相同的附图标记但提供一 “a” 的 区别标识符号。该模具组件 130 与模具组件 20 不同, 其中该模具组件 20 沿着其长度具有 恒定的自由体积, 反之模具组件 130 沿着其长度具有可变的制有螺旋齿的深度及减少的自 由体积。这是藉由管状区段及螺杆区段的不同相对几何形状来实现的。
     该模具组件 130 安装在最后头部 24 上, 且包括具有热交换夹套 46 的管状区段 44。 该管状区段 44 也具有内部、 螺旋状肋条式套筒 48a, 其界定与内孔 39 连通的内部截头圆锥 形内孔 50a。 可观察到, 该内孔 50a 具有相对小直径的入口端部 52a 及相对大直径的出口端 部 54a, 以及逐渐地及渐进地发散的内孔界定壁表面 55a, 其从入口端部 52a 延伸至出口端 部 54a。 该模具组件 130 也具有螺杆区段 56a, 其在管状区段 44 内及借助螺栓 60 固定至减 少直径的驱动轴延伸部分 58。该螺杆区段 56a 包括轴 62a 及向外延伸的螺旋齿 64a。该螺 杆区段 56a 也具有邻近最后螺杆区段 30 的入口端部 66a 及相反的出口端部 68a。该轴 62a 具有从入口端部 66a 发散至出口端部 68a 的外部界定表面 70a。类似地, 螺旋齿 64a 呈现也 发散的螺旋齿外部表面 72a。在此实施例中, 表面 55a 及 72a 的每一个以 3 度的恒定角度发 散。然而, 螺杆区段 56a 的螺旋齿深度从其入口端部 66a 至其出口端部 68a 减少。 “螺旋齿 深度” 意指该外部螺旋齿表面 72a 与该轴 62a 的界定外部表面之间的距离。图 3 的考量将 示范该模具组件 20 的螺杆区段 56 具有恒定的螺旋齿深度, 而螺杆区段 56a 的螺旋齿深度 如所示出地减小。在此设计中, 该表面 70a 的发散角度是 6 度, 而该表面 72 的发散角度是 3 度。该模具组件 130 也具有呈模板 76 的形式的模具单元, 而与图 3 的模具组件的完全相 同。
     该图 13 实施例可被使用于很低密度漂浮鱼饲料的生产。在该模具组件 130 内减 少的螺旋齿深度及自由体积赋予更多能量进入该被挤压的材料。
     图 14 的实施例——具有一对设有不同发散角度的互连式管状区段及螺杆区段的 挤压模具组件
     图 14 示出一模具组件 140, 其包括一对互连式区段 142 及 144。虽然未示出, 但该 区段 142 连接至挤压机筒体的端子区段 24。该区段 142 包括类似于管状区段 44 的管状区 段 146。该管状区段 146 具有内部、 螺旋状的肋条式套筒 148, 其呈现有外部表面 150。该区 段 142 在其中也具有细长、 螺旋状、 可轴向地旋转的螺杆区段 152, 包括渐进地锥形的轴 154 及向外延伸的螺旋齿 156, 其呈现最外边的螺旋齿表面 158。该管状区段 146( 由于该套筒 148 的存在 ) 及螺杆区段 152 具有对应的较小直径的入口端部 146a、 152a, 及较大直径的出 口端部 146b、 152b。 据此, 该管状区段 146 及螺杆区段 152 沿着其长度配合地界定大致上截 头圆锥形流动路径 160。在所示出的实施例中, 表面 150 及 158 两者定向成 3 度的恒定发散
     角度。 该第二或端子区段 144 也具有管状区段 162, 其配备有内部、 螺旋状的肋条式套筒 164, 且呈现有外部表面 166。该区段 144 在其中也具有细长、 螺旋状、 可轴向地旋转的螺杆 区段 168, 包括渐进地锥形的轴 170 及向外延伸的螺旋齿 172, 其呈现最外边的螺旋齿表面 174。该管状区段 162( 由于该套筒 164 的存在 ) 及螺杆区段 168 具有对应、 较小直径的入 口端部 162a、 168a, 及较大直径的出口端部 162b、 168b。据此, 该管状区段 162 及螺杆区段 168 沿着其长度配合地界定大致上截头圆锥形流动路径 176。表面 166 及 174 两者定向成 6 度的恒定发散角度。
     图 15 的实施例——具有平直的端子区段的挤压模具组件
     图 15 描述具有模具组件 20 的所有部件的模具组件 180, 且加入平直的端子区段。 据此, 与模具组件 20 的部件完全相同的组件 180 的部件被标以完全相同的编号。
     此外, 该模具组件 180 包括平直的区段 182, 其固定至管状区段 44 的出口端部。 该 区段 182 具有管状区段 184, 该管状区段 184 设有肋条式内部套筒 186, 该内部套筒 186 具有 内部表面 188。在此情况下, 该管状区段 184 的入口端部及出口端部 190、 192 相同大小, 且 该表面 188 不发散。 该区段 182 在其中也具有细长、 螺旋状、 可轴向地旋转的螺杆区段 194, 其具有轴 196 及螺旋齿 198, 且呈现有螺旋齿外部表面 200。可以看出, 表面 188 及 200 的 每一个是平直的, 其中它们具有零发散角度。与图 3 的模板完全相同的模板 76 如所示出被 安装在管状区段 184 的出口端部上。
     图 16 的实施例——具有交替的发散区段及收缩区段的挤压机及模具组件
     图 16 示出一状态, 在此挤压机 210 设有最后模具组件 20, 其具有交替的发散区段 及收缩区段。再者, 该模具组件 20 与第一实施例中所叙述的模具组件完全相同, 因此在图 16 中使用相同的附图标记。然而, 导通至模具组件 20 的上游挤压机区段具有发散区段 212 及收缩区段 214。发散区段 212 具有管状头部 216, 该管状头部设有内部、 螺旋状的肋条式 套筒 218, 且呈现有内部表面 220。细长、 螺旋状、 可轴向地旋转的螺杆区段 222 坐落在头部 区段 216 内, 且具有设有螺旋齿 226 的中心轴 224, 该螺旋齿 226 呈现螺旋齿表面 228。头 部区段 216( 因为该套筒 218 的存在 ) 及螺杆区段 222 的入口端部 216a、 222a 及出口端部 216b、 222b 分别具有较小及较大的直径, 以便沿着区段 212 的长度配合地界定大致上截头 圆锥形及发散的流动路径 230。
     该收缩区段 214 具有管状头部区段 232, 该管状头部区段设有内部、 螺旋状的肋条 式套筒 234, 且呈现有最内部表面 236。细长、 螺旋状、 可轴向地旋转的螺杆区段 238 坐落在 头部区段 232 内, 且具有设有螺旋齿 242 的中心轴 240, 螺旋齿 242 呈现螺旋齿表面 244。 然而, 在此情况中, 该头部区段 ( 因为该套筒 234 的存在 ) 及螺杆区段 232、 238 的入口端部 232a、 238a 大于该对应的出口端部 232b、 238b。据此, 表面 236 及 244 配合地界定大致上截 头圆锥形但收缩的流动路径 246。区段 212 及 214 的部件设计成发散的流动路径 230 及收 缩的流动路径 246 的每一个定向成 3 度。如所指示, 该模具组件 20 也同样具有发散 3 度的 流动路径 75。
     图 17 的实施例——用于双螺杆挤压机的模具组件
     前述的实施例已就单螺杆挤压机的情况按照本发明说明模具组件的使用。然而, 本发明不被限制在此方面, 且具体化本发明的原理的模具组件能被制造供与双螺杆挤压机
     一起使用。
     参考图 17, 双螺杆挤压机 250 示出具有模具组件 252。该挤压机 250 本身为传统 的, 且包括终止在最后头部区段 254 的管状筒体, 该最后头部区段配备有内部、 平直的套筒 256。一对并排的驱动轴 258、 260 坐落在该挤压机筒体内, 且被供电以轴向旋转。轴 258、 260 支承一对并置、 交错插入的、 可轴向地旋转、 螺旋状的螺杆组件, 包括端子螺杆区段 262 及 264。一系列汽锁 266 可在该螺杆区段 262、 264 的下游安装在轴 258、 260 上。
     该模具组件 252 包括管状区段 268, 其固定至端子挤压机头部区段 254 的接合端, 且与该管状挤压机筒体连通。 该管状区段 268 配备有专用套筒 270, 该套筒呈现平滑的内部 表面 272, 该内部表面在其一侧面区段上设有突出表面 274, 两者皆在大约 9 度的发散角度。 该管状区段 268 的入口端部 268a 大于其出口端部 268b。
     该组件 252 也包括一对在管状区段 268 内的螺杆区段 276、 278。该螺杆区段 276 安装在驱动轴 260 上, 且具有中心轴 280, 其设有向外延伸的螺旋齿 282, 并呈现有最外边 的螺旋齿表面 284。该螺杆区段 276 的入口端部 276a 比其出口端部 276b 小。该螺杆区段 278 安装在驱动轴 258 上, 且包括中心轴 286, 其设有向外延伸的螺旋齿 288, 并呈现有外部 螺旋齿表面 290。该入口端部 278a 大于该出口 278b。螺杆区段 278 的轴向长度小于匹配 螺杆区段 276 的轴向长度。螺杆区段 276 的螺旋齿 282 与螺杆区段 278 的螺旋齿 288 交错 插入, 也即该螺旋齿 282 延伸通过该螺旋齿 288 的外部表面 290, 且反之亦然。 可以看出, 外 部螺旋齿表面 284、 290 及该套筒表面 272 配合地界定流动路径 291, 其沿着该模具组件 252 的长度发散。
     该模具组件 252 包括最后模具 292, 其具有中心安装短轴 294 及一系列与流动路径 291 连通的限制式模具开口 296。也即, 通过该模具组件 252 的材料沿着该螺杆区段 276 的 螺旋齿 282 及表面 272 之间的区域发散, 且也在通过螺杆区段 276、 278 的交错插入的螺旋 齿之间期间发散。最后, 沿着螺杆区段 278 的螺旋齿 288 及表面 272、 274 之间的区域通过 的材料同样地藉由突出表面 274 的外侧端部最后向外发散。据此, 模具组件 252 的净效果 是提供材料流动想要的发散, 以便增加经过该挤压机 250 的产量。
     图 19 的实施例——挤压机及模具组件之间的背压阀门组件的使用
     图 19 示出具有最后头部 24 的单螺杆挤压机, 包括管状区段 44 及配合的螺杆区段 30, 所有如参考图 4 所显示及叙述。因为区段 24 及 44 与螺杆区段 30 及 56 与图 4 实施例 完全相同, 因此在图 19 中使用相同的附图标记, 且不再需要另外讨论的部件。 再者, 该图 19 实施例利用模具组件 90, 如在图 5-12 的实施例中所叙述。 又在此, 因为该模具组件 90 的部 件与图 5-12 的那些部件完全相同, 因此使用相同的附图标记。
     藉由使用介入于该管状区段 44 及模具 90 之间的背压阀门组件 300, 该图 19 实施 例与该稍早实施例不同。特别地是, 该组件 300 是美国专利第 6,773,739 号中所充分地示 出及叙述的型式。关于其背压阀门组件 14 的专利的揭示内容在此中并入参考。
     该背压阀门组件 300 包括三个互连式部件, 也即入口渐变段 302、 阀门单元 304、 及 出口渐变段 306。这些部件端对端地对齐, 且遍及整个组件 300 配合地界定通路 308。
     更详细地是, 该渐变段 302 固定至管状区段 44 的端部, 且具有收缩开口 310。该 阀门单元 304 包括直立的管状区段 312, 其大致上横向于通路 308 的纵向轴线, 且具有横侧 地延伸的开口 314 ; 该区段 312 的上端及下端包括密封环 316 及 318。细长的阀门构件 320坐落及直立地往复在区段 312 内。 该阀门构件 320 包括横侧地延伸经过开口 322、 以及包括 入口 326 及出口 328 的产品转向通路或通道 324。该阀门构件 320 可借助活塞及气缸组件 330 在区段 312 内选择性地移动。特别地是, 该组件 330 藉由安装被固定至区段 312 的块件 332 所支承。该组件 330 包括往复的活塞杆 334, 其被固定至阀门构件 320 的上端。该出口 渐变段 306 固定至区段 312 的外面, 且具有发散开口 336。该模具组件 90 借助螺栓 338 固 定至渐变段 306 的出口面。
     在操作中, 该背压阀门组件 300 可被操作, 以变化该整个挤压机 / 背压阀门 / 模具 组件中所形成的压力及蒸煮条件。特别地是, 该阀门构件 320 往下移位, 直至开口 322 将与 通路 308 配准。在挤压期间, 藉由该通路 308 所呈现的有效横截面积可通过活塞及气缸组 件 330 的适当操作被调整。当然, 整个挤压机及端子区段 44 及 56 如先前所述地操作。类 似地, 该模具组件 90 也如先前所讨论地操作。
     图 20-21 的实施例——具有低密度和高密度产品模具组件的双螺杆挤压机
     现在翻至图 20 及 21, 示出了双螺杆挤压机组件 350。大致上, 该组件 350 是传统 的, 且包括具有端子头部 352 的多区段管状筒体。 该头部包括内部、 平滑的套筒 354, 其界定 大致上为图八构造的细长内孔 356。 在内部地, 该组件 350 具有一对细长、 横侧地隔开、 用花 键联接的轴 358 及 359。轴 358、 359 藉由电动机及驱动器组件 ( 未示出 ) 产生动力, 且沿着 其长度支承一系列细长、 螺旋状、 交错插入而大致上用附图标记 360 标示的螺杆区段。
     特别参考图 20, 模具组件 362 被描述及有效运作地连接至该端子头部区段 352。 该 模具组件 362 包括藉由螺栓 ( 未示出 ) 固定至头部 352 的管状区段 364。在内部地, 该区段 364 包括呈现平滑的内部表面 368 的专用套筒 366, 该内部表面 368 相对于区段 364 的纵向 轴线以 5 度的角度向外发散。该套筒 366 也包括螺旋状肋条式内部表面 370, 该内部表面 370 从区段 364 的纵向轴线以 10 度的角度向外发散。该表面 370 本质上是表面 368 的连续 部分, 除此之外还有提供螺杆承接区域 373 的渐变段表面 372。
     可观察到, 轴 358 在套筒 366 内具有平滑、 不用花键联接的、 相当长的延伸部分 358a, 而轴 359 包括较短、 平滑、 不用花键联接的延伸部分 359a。该延伸部分 359a 在区域 373 内支承短的、 收缩螺杆区段 374。该延伸部分 358a 支承发散螺杆区段 376, 其大体上延 伸该区段 364 的整个长度。螺杆区段 374 及 376 的螺旋齿是沿着该区段 374 的长度交错插 入的, 使得螺杆区段 376 的剩余部分沿着该套筒 366 的肋条式表面 370 延伸。可以看出, 该 螺杆区段 376 依照表面 368 及 370 发散, 也即螺杆区段 376 的邻近表面 368 的部分以 5 度 的角度发散, 而该螺杆区段的剩余部分以 10 度的角度发散。如此, 可以看出, 配合的螺杆区 段 374 及 376 随同套筒 366 沿着该区段 364 的长度配合地界定大致上截头圆锥形、 发散流 动路径 377。
     在图 20 的实施例中, 如参考图 5-12 所叙述的模具组件 90 借助螺栓 378 固定至管 状区段 364 的外侧端部。据此, 图 5-12 的讨论中所使用的附图标记被同样地用于认知此实 施例的模具组件部件。在操作中, 沿着发散流动路径 377 行进的材料进入及经过该模具组 件 90, 如先前所述。
     图 21 包括模具组件 380, 其与模具组件 362 完全相同, 除了使用不同型式的最后 模具 382 以外。因此, 使用相同的附图标记以用于模具组件 362 及 380 的完全相同的部件。 该最后模具 382 包括模板 384, 其具有一系列配置成圆形图案及接近至截头圆锥形流动路径 377 的端部的穿透开口 386。该模板 384 固定至附接至管状区段 366 的接合端的安装环 388, 且包括具有螺纹内孔 392 的内部中心块件 390。浮动刀具单元 394 固定至模板 384, 且 具有可旋转的刀片组 396。该刀片组 396 被可旋转的外壳 398 所支承, 该外壳 398 支承在轴 承 400 上, 而在操作期间能够使该刀片组 “浮动” 。
     在图 21 实施例的操作中, 沿着流动路径 377 通过的材料被挤压经过开口 386, 而具 有横越这些开口的压降。该刀具单元 394 具有切断通过该开口 386 的挤出物的作用, 以依 所想要的尺寸制作该产品。
     范例
     以下的范例按照本发明提出较佳设备及方法。 然而, 可以了解, 这些范例仅只被提 供作为说明, 且在其中不应该被认为是对本发明的整个范围的限制。
     范例 1
     在此范例中, 使用基本配方生产微小水生的漂浮鱼饲料, 该配方包括百分之 50 重 量百分比的大豆粉、 百分之 22 重量百分比的鱼粉、 百分之 25 重量百分比的面粉、 百分之 1 重量百分比的碳酸钙、 及百分之 2 重量百分比的盐。
     该挤压设备包括 16DDC 型号的温吉尔预处理机、 及配备有图 1-4 的模具组件的 5 头 X165 型号的温吉尔单螺杆挤压机。该模板具有总共 504 个 1.8 毫米直径的模具孔洞。 使用此配方及设备进行两次分开的运转。在运转 1 中, 百分之 1 的鲱鱼油被加至 该预处理机中的材料。在运转 2 中, 没有油的加入。
     以下的表 1 列出源自此系列测试的结果。
     表1
     温度控制涉及冷却水或蒸汽注射进入该挤压机筒体的外部夹套。
     运转 1 及 2 中的挤出密度分别是每升 370 及 430 克。在干燥之后, 该最后产品的 密度分别是每升 444 及 488 克。该运转 1 的产品是百分之 85 漂浮的, 且该运转 2 的产品是 百分之 60 漂浮的。两产品呈现优异的水稳定性。
     范例 2
     16在此范例中, 使用与范例 1 相同的产品配方及设备生产微小水生的沉没式鱼饲 料, 除了图 5-12 的模具组件被使用以外。三个模具插件的每一个具有 1049 个 1.5 毫米直 径的模具孔洞, 总共达 3147 个模具孔洞。进行总共六个运转, 且鲱鱼油在运转 1-3 中以百 分之 3 重量百分比的含量加至预处理机, 而在剩余的运转中将百分之 5 重量百分比的含量 的鲱鱼油加至该预处理机。
     以下的表 2 列出这些运转的结果。
     表2
     温度控制涉及冷却水或蒸汽注射进入该挤压机筒体的外部夹套。
     来自范例 1 及 2 的产品具有在漂浮式及沉没式鱼饲料的工业标准内的密度及水稳 定性。以生产速率的观点, 使用温吉尔型号 X165 挤压机, 用于微小水生喂料的典型的饲料 生产速率是在每小时 1-1.5 吨的范围中。然而, 使用本发明的模具组件, 可实现每小时 5 吨 或较大的生产速率。达到这些程度, 其使用与该挤压系统结合的给料器设备所可能的最大 速率。升级的给料器设备可实现较大的产量。
     18

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1、10申请公布号CN101969794A43申请公布日20110209CN101969794ACN101969794A21申请号200980105384022申请日2009080712/420,72520090408USA23P1/12200601A23N17/00200601A21C11/2020060171申请人温吉尔制造公司地址美国堪萨斯州72发明人JP卡尔恩斯GJ洛基PB怀尔特兹AL布鲁宁LN贝利74专利代理机构上海专利商标事务所有限公司31100代理人刘佳丁晓峰54发明名称用于高密度产品的挤压模具组件57摘要高容量挤压模具组件20、90、130、140、180、252中的每一个具有管状。

2、区段44、146、162、268以及细长的、可轴向地旋转的、螺旋状的螺杆区段56、56A、152、168、276、278,这些区段以大约111度的恒定或不同的发散角度配合地界定截头圆锥形的、向外发散的材料流动路径75、160、291。发散的管状区段44、146、162、268及螺杆区段56、56A、152、168、276、278的使用允许较大模板76、118、292的使用,而具有增加数目的模具开口80、124、296。这允许挤压生产速率的显著增加。模具组件20、90、130、140、180、252可用于生产广大数目的人类食品或动物饲料,且特别是漂浮式或沉没式种类的水生饲料。在本发明的另一方面,。

3、提供一种挤压机210,沿着该挤压机的长度具有发散及收缩的区段212、214,并界定对应的流动路径230、246。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2010081386PCT申请的申请数据PCT/US2009/0531212009080787PCT申请的公布数据WO2010/117379EN2010101451INTCL19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书2页说明书15页附图15页CN101969794A1/2页21一种高容量食物挤压模具组件,包括细长的管状区段,所述管状区段具有一纵向轴线,且具有一轴向长度以及设有入口端部和出口端部的内孔;多个分开的、结构上不同的管。

4、状延伸部分,所述延伸部分与所述内孔出口端部可操作地联接,且构造成从所述管状区段接受食物材料,所述延伸部分中的每一个相对于所述管状区段的纵向轴线以一倾斜角度定向;食物挤压模具,所述食物挤压模具在邻近其远离所述管状区段的端部与所述延伸部分中的每一个可操作地联接,且包括多个模具开口,所述模具开口构造成在经过所述模具挤压食物材料期间产生横越所述模具开口的压降。2如权利要求1所述的模具组件,其特征在于,所述延伸部分中的每一个以大约212度的角度独立地定向。3如权利要求1所述的模具组件,其特征在于,所述管状延伸部分在其远离所述管状区段的所述端部彼此不连通。4一种食物挤压机,包括细长的筒体,所述筒体具有食物。

5、材料入口端部和出口端部;细长的、可轴向地旋转的、螺旋状的食物材料运送螺杆,所述运送螺杆位于所述筒体内,且可操作以在压力下将食物材料从所述入口移动朝向并经过所述出口;以及食物挤压模具组件,所述食物挤压模具组件联接至所述筒体的出口端部,且包括细长的管状区段,所述管状区段具有一纵向轴线,且具有一轴向长度以及设有入口端部和出口端部的内孔;多个分开的、结构上不同的管状延伸部分,所述延伸部分与所述内孔出口端部可操作地联接,且构造成从所述管状区段接受食物材料,所述延伸部分中的每一个相对于所述管状区段的纵向轴线以一倾斜角度定向;食物挤压模具,所述食物挤压模具在邻近其远离所述管状区段的端部与所述延伸部分中的每一。

6、个可操作地联接,且包括多个模具开口,所述模具开口构造成在经过所述模具挤压食物材料期间产生横越所述模具开口的压降。5如权利要求4所述的食物挤压机,其特征在于,所述延伸部分中的每一个以大约212度的角度独立地定向。6如权利要求4所述的食物挤压机,其特征在于,包括与所述管状区段出口端部可操作地联接的歧管,以便从所述出口端部接受食物材料,所述管状延伸部分与所述歧管可操作地连接。7如权利要求4所述的食物挤压机,其特征在于,所述管状延伸部分在其远离所述管状区段的所述端部彼此不连通。8一种由细长挤压机筒体挤压食物材料的方法,所述挤压机筒体具有一纵向轴线,所述方法包括以下步骤将来自所述挤压机筒体的食物材料分开。

7、,并将所述食物材料传送进入及经过多个细长的、分离的、结构上不同的管状延伸部分,所述管状延伸部分界定个别的行进路径,所述延伸部分中的每一个相对于所述筒体纵向轴线以一角度定向;以及迫使所述食物材料沿着所述个别的行进路径经过多个限制孔口食物挤压模具开口而权利要求书CN101969794A2/2页3行进经过所述延伸部分。9如权利要求8所述的方法,其特征在于,所述延伸部分中的每一个相对于所述筒体纵向轴线以大约212度的角度独立地定向。10如权利要求8所述的方法,其特征在于,包括以下步骤迫使所述食物材料经过所述限制模具开口,而不使沿着所述个别的行进路径通过的材料重新组合。权利要求书CN101969794A。

8、1/15页4用于高密度产品的挤压模具组件技术领域0001本发明大体上涉及用于与单螺杆或双螺杆的挤压机一起使用的改善的高容量模具组件,其特别设计成用于诸如沉没式水生饲料的生产。更特别地是,本发明涉及这种模具组件、包括该模具组件的挤压机、及对应的方法,其中,该模具组件较佳地包括多个细长的倾斜定向的延伸管,这些延伸管与挤压机筒体可操作地联接,并且在延伸管端部的外端具有模板。倾斜管的使用允许较大面积模板的使用,该模板在其中具有较大数目的模具开口,因此增加挤压速率。背景技术0002可吃的产品、诸如人类食品及动物饲料的挤压处理长期以来已被实现且是一高度开发的技术。大致言之,该单螺杆或双螺杆型食物挤压机被采。

9、用,并具有细长的管状筒体,该筒体邻近其一端部设有输入装置,且在其出口设有限制孔口模具;及在该筒体内的一个或两个螺旋状、可旋转的螺杆。在很多情况中,蒸汽在处理期间被注射进入该筒体。孔口模板与该筒体的出口端部可运转地联接,以便当该产品从该挤压机露出时形成该产品。视所选择的挤压条件而定,该最后的产品可被完全或局部地蒸煮,且能具有不定的膨胀程度。0003很多商业挤压机被设计成具有收缩端子的螺杆区段,其有时候被称为“牙轮锥顶CONENOSE”区段。这些螺杆区段被安置在互补的收缩筒体区段内。这些收缩挤压机端部组件设置成刚好在最后挤压模具上游增加该挤压机内的压力及剪力条件。这些设计的典型范例在美国专利第4,。

10、118,164号单螺杆及第4,875,847号双螺杆中发现。0004参考图18,传统现有技术的食物挤压组件大致上由串联地互连的预处理机10及挤压机11所组成,该挤压机11具有终止在限制孔口模具13的多区段筒体12,及一个或两个内部、螺旋状、可轴向地旋转的螺杆14。该螺杆14包括细长的中心轴15,且沿着该轴的长度设有螺旋齿16。在很多情况中,该端子头部及螺杆区段17及18为收缩、截头圆锥形设计,以便刚好在模具13的上游增加该筒体内的压力及剪力条件。0005在操作中,可吃的材料通常为包括各种数量的蛋白质、淀粉及脂肪的成分混合物被馈送入预处理机12,在此其最初藉由加入蒸汽和/或水而增加湿度,且被加热。

11、以局部地蒸煮该材料。该预处理的材料接着被传送至该挤压机11,在此该转动螺杆14的动作具有运送该材料朝向及经过模具13的作用。在此运送期间,该材料遭受增加的温度、压力及剪力水平,以便将该材料蒸煮至想要的程度。当该材料从该模具13露出时,其形成为最后的产品,并由于湿气自该材料闪蒸出的结果可遭受膨胀。膨胀的程度是受控制的现象,且被赋予至该筒体12内的材料的能量的数量及该最后模具13的几何形状所影响。0006这些食物挤压机系统已被使用达数十年,以生产宽广种类的人类食品及动物饲料。然而,已被发现,该端子筒体及螺杆区段17及18的截头圆锥形端部构造会限制能用这种挤压组件获得的生产率。特别地是,由于该端子筒。

12、体及螺杆区段收缩的事实,该模具13必定具有减少的表面积,且因此可在其中仅只具有某一数目的限制模具开口。更确切地是,对于一些产品、诸如小直径或微小水生的喂料,可用的模具开口的数目上的限制是生产率说明书CN101969794A2/15页5中的限制因素。0007譬如,使用一用于微小水生的喂料的生产的典型的温吉尔WENGER型号X165单螺杆挤压机具有高达2毫米的直径,最大生产量是大约每小时115吨,且此生产率限制可归因于仅只少数模具孔洞的存在。0008其他传统的挤压机设计被揭示在美国专利第3,728,053;3,904,341;4,346,652;4,352,650;4,400,218;4,422,。

13、839;4,836,460;5,458,836;6,074,084;6,331,069;6,491,510;7,101,166号;日本专利第JP55013147号;非专利文献EFFECTSOFDIEDIMENSIONSONEXTRUDERPERFORMANCE模具尺寸对挤压机性能的的影响;SOKHEYAS;ALIY;HANNAMA;FOODLINE;INFLURENCEOFEXTRUSIONCONDITIONSONEXTRUSIONSPEED,TEMPERATURE,ANDPRESSUREINTHEEXTRUDERANDONPASTAQUALITY挤压条件对挤压机中的挤压速率、温度、及压力及面。

14、团品质的的影响;ABECASSIS,J;ABBOUR;FOODSEITECHABS;以及BARRELVALVEASSEMBLYITSINFLUENCEOFRESIDENCETIMEDISTRIBUTIONANDFLOWPATTERNINATWINSCREWEXTRUDER筒体阀组件其对双螺杆挤压机中的滞留时间分布及流动型式的影响;LIANG,M,HSIEH,F;AGRICOLA。发明内容0009本发明克服了上面所概述的问题,且提供高容量挤压模具组件,供与单螺杆或双螺杆挤压机一起使用。大致言之,该模具组件包括细长的管状区段,该管状区段具有一轴向长度、较小直径的入口端部以及较大直径的出口端部,内孔。

15、沿着从该入口端部朝向该出口端部的方向以大约111度更佳地是大约157度,且最佳地是大约24度的角度渐进地发散。细长的、可轴向地旋转的螺杆区段位于该管状区段内,且具有一轴向螺杆长度,并设有靠近该管状区段入口端部的较小直径入口端部、以及靠近该管状区段出口端部的较大直径出口端部。该螺杆区段包括细长的轴,该轴沿着该轴的长度设有向外延伸的螺旋齿,螺旋齿呈现螺旋齿外部表面,于一由该入口端部朝向该出口端部的方向中,该螺旋齿外部表面在一由大约111度更佳地是大约157度,且最佳地是大约24度的角度渐进地发散。模具单元与该管状区段出口端部结合,并具有多个穿过该模具单元的模具开口,模具开口构造成在挤压操作期间产生。

16、横越该模具开口的压降。0010如此,在较佳形式中,该匹配的管状区段及螺杆区段界定具有前述的发散角度的向外发散流动路径,该发散角度在整个形状中大致上是截头圆锥形。因此,如与现有技术作比较,该模具单元可具有较大的整个面积,以致更多模具开口能被提供,以增加挤压机容量。0011虽然管状区段及螺杆区段较佳地是遍及其整个轴向长度形成具有逐渐地及渐进地发散界定表面,在某些情况中,该发散不须为遍及这些区段的全部。更大致上,管状区段及螺杆区段在其长度的至少大约百分之50上方、且更佳地是在其长度的至少大约百分之75上方将具有发散表面。另外,虽然于某些实施例中,管状区段及螺杆区段的发散角度是相同的,在其他情况中,这。

17、些角度可为不同的。管状区段及螺杆区段的个别区段也可为不同发散角度。譬如,该模具组件的给定部分可具有相对小的发散角度,而该模具组件的下游部分可构造成具有相对大的发散角度。0012在较佳形式中,该模具组件的管状区段由设有可替换的内部套筒的圆柱形本体所说明书CN101969794A3/15页6组成,该内部套筒具有想要的发散表面,以致该本体及套筒配合地界定该整个头部区段。然而,在其他情况中,整体的管状区段能被使用。0013在此本发明的模具组件被用于诸如漂浮式微小水生的喂料的低密度产品的生产,该模具单元包括紧靠接近地坐落至该螺杆区段的端部的模板。这是避免一状态,在此经处理的材料被允许于通过该模板之前致密。

18、。0014在另一方面,在此该模具组件被采用于诸如沉没式水生的喂料的高密度产品的生产,该模板与该螺杆区段的终端隔开一有效的距离。有利地是,在这种模具中,多个倾斜定向的、结构上不同及分开的材料流动管被定位在该螺杆区段的出口,且模板被安装在流动管的另一端部。更确切地是,以这种倾斜流动管的使用,适当的发散能被获得,而没有使用该上游发散管状区段及螺杆区段,或用于此事件,甚至没有使用最后的螺杆区段。如此,这种高产品密度模具组件较佳地是包括细长的管状区段,其呈现纵向轴线及具有轴向长度及内孔,并设有入口端部及出口端部,且设有与该管状区段出口端部可运转地联接的歧管,以便由该出口端部承接材料。多个管状延伸部分固定。

19、至歧管,且构造成由该歧管承接材料,该延伸部分的每一个以一倾斜角度相对当该管状区段的纵向轴线定向。邻近该延伸部分的每一个远离该歧管的端部,模具与该延伸部分的每一个可运转地联接,且包括多个模具开口,并定向该模具开口,以在挤压操作期间产生横越该模具开口的压降。该延伸部分的每一个以大约212度、更佳地是大约410度的角度相对当该管状区段的纵向轴线独立地定向。0015然而,在较佳实例中,邻近该歧管的上游管状区段配备有可轴向地旋转的螺杆区段,且该上游管状区段及螺杆区段如上面所述,也即,这些区段具有发散的结构,以呈现经过这些区段的大致上截头圆锥形流动路径。0016该模具组件建立由挤压机筒体挤压材料的方法,其。

20、包括在压力下沿着渐进地发散的、大致上截头圆锥形行进路径移动材料的步骤,该行进路径被界定于固定不动的管状区段与轴向转动的、螺旋状的螺杆区段之间,该固定不动的管状区段具有一轴向长度,并设有呈现较小直径入口端部及较大直径出口端部的内孔,该螺杆区段位于内孔内。该发散的路径对应于管状区段及螺杆区段的发散角度,且大致上沿着从该入口端部朝向该出口端部的方向呈大约111度更佳地是大约157度,且最佳地是大约24度。该行进的路径可大体上遍及该内孔的整个轴向长度渐进地发散,但于任何情况中应渐进地发散遍及此轴向长度的至少大约百分之50。在沿着该流动路径行进之后,该材料通过多个限制孔口模具开口,以便横越该模具开口建立。

21、一压降。0017如先前所注意的,在此该模具组件被设计用于低密度产品的生产,该模具接近地邻近该螺杆区段的终端。在此高密度产品是想要的,且利用该发散流动管,该材料藉由该挤压机的作用被强迫经过这些流动管,以便允许该材料在挤压的前于该流动管中冷却及致密。0018在本发明的另一方面,提供改良的挤压机,沿着其长度具有交替的发散及收缩区段。此挤压机包括细长的管状筒体,其呈现入口端部及出口端部;以及一细长的、可轴向地旋转的、螺旋状的螺杆,其在该筒体内,且可操作以在压力下将材料从该入口移动朝向及经过该出口。模具组件联接至该筒体的出口端部,且呈现多个穿过该处的模具孔洞,在该材料的通道该开口期间,该模具孔洞构造成产。

22、生横越该模具开口的压降。该挤压机筒体沿着其长度具有第一区段及第二区段,其中该第一区段具有第一大致上截头圆锥形内孔,该截说明书CN101969794A4/15页7头圆锥形内孔使其大端部最接近至该入口端部及使其小端部最接近至该出口端部。该第二区段具有第二大致上截头圆锥形内孔,该截头圆锥形内孔使其大端部最接近至该出口端部及使其小端部最接近至该入口端部。该螺杆组件沿着其长度也具有第一区段及第二区段,且对应地承接在该第一管状区段及第二管状区段内。该第一螺杆区段大致上是截头圆锥形构造,并与该第一管状区段对齐,且该第二螺杆区段与该第二管状区段对齐的大致上截头圆锥形构造。据此,该第一管状区段及该第一螺杆区段沿。

23、着其长度及朝向该出口端部配合地界定收缩的材料流动路径,且该第二管状区段及该第二螺杆区段沿着其长度及朝向该出口端部配合地界定收缩的材料流动路径。该交替的收缩及发散挤压机区段可沿着该筒体的长度隔开,但较佳地是彼此邻近。0019传统的模板可为与本发明的挤压机一起使用。然而,为获得本发明的最大利益,其改良的模具组件应与该挤压机一起使用。附图说明0020图1是按照本发明用于低密度压出物的生产的模具组件的立体图,该模具组件联接至挤压机筒体的出口端部;0021图2是图1中所示出的组件的端视图;0022图3是一侧视图,具有图1中所示出的组件破开的零件;0023图4是图1的组件的直立剖面图;0024图5是按照本。

24、发明用于高密度压出物的生产的另一模具组件的立体图,该模具组件联接至挤压机筒体的出口端部,且示出了邻近该模具面的切断刀具;0025图6是图5中所示出的组件的端视图;0026图7是一侧视图,具有图5中所示出的组件破开的零件;0027图8是图5的组件的直立剖面图;0028图9是图5的模具组件的立体图,显示成与挤压机筒体分开及没有切断刀具;0029图10是图9的模具组件的端视图;0030图11是图9的模具组件的立体图,从与图9所示的相反端观察;0031图12是图9模具组件的端视图,示出与图10中所显示的端部相反的端部;0032图13是安装在挤压机筒体的端部上的另一模具组件的直立剖面图,并具有可变深度、。

25、减少容量的螺杆,而当作该模具组件的一零件;0033图14是具有一对对齐、发散螺杆区段的另一模具组件的直立剖面图,其中邻近该模具的端子螺杆区段比该邻近的螺杆区段具有较大的发散角度;0034图15是挤压机及模具组件的直立剖面图,其中该模具组件的端子螺杆区段是平直的,且该邻近的螺杆区段为发散构造;0035图16是挤压机及模具组件的直立剖面图,其中该模具组件的端子螺杆区段为发散构造,且该邻近的螺杆区段为收缩构造;0036图17是配备有按照本发明的模具组件的双螺杆挤压机的直立剖面图,其中该螺杆区段包括一对交错插入的螺杆区段;0037图18是典型的现有技术预处理机/挤压机组件的直立剖面图;0038图19是。

26、包括在图512中所描述的模具组件的单螺杆挤压机的片段、直立剖面图,说明书CN101969794A5/15页8并使背压阀介入在该挤压机的出口端部及该模具组件的入口端部之间;0039图20是在图17中所示出的双螺杆挤压机型式的一片段、直立剖面图,且具有图512的模具组件;以及0040图21是图20的双螺杆挤压机的一片段、直立剖面图,且具有图14中所示出的模具型式。具体实施方式0041图14的实施例用于低密度产品的生产的挤压模具组件0042现在翻至图14,示出模具组件20,其附接至传统的单螺杆挤压机的端部,且不具有收缩端部区段。该挤压机由多个管状、端对端地互连的头部区段所组成,该头部区段界定一固定不。

27、动的管状筒体,该管状筒体具有入口并终止在最后的出口头部区段24。细长、多区段、螺旋状、可轴向地旋转的螺杆组件定位在该筒体内,且终止于最后头部区段24的最后螺杆区段30中;该螺杆组件是可操作的,以将材料从该筒体的入口端部移动朝向及经过其出口端部。这些螺杆区段的每一个包括中心轴32及多个向外延伸的螺旋齿34。该轴32依序安装在中心驱动轴36上,该中心驱动轴与后方电动机及驱动器组件未示出联接,该后方电动机及驱动器组件用于该轴36的旋转,而没有其平移运动,在图4中最佳所示,组成该挤压机筒体的头部区段可配备有内部、平直的或螺旋状的肋条式套筒38,该套筒沿着该筒体的长度配合地界定细长的内孔39。该管状区段。

28、可具有用于将蒸汽和/或水注射到该筒体26内的端口40。另外,这些区段可具有装有端口的外部夹套42,以经过水或蒸汽注射的使用允许该筒体内的温度的间接热交换控制。0043该模具组件20安装在最后头部24上,且包括管状区段44,该管状区段具有热交换夹套46。该管状区段44也具有内部、螺旋状肋条式套筒48,其界定与内孔39连通的内部截头圆锥形内孔50。可观察到,该内孔50具有相对小直径的入口端部52及相对大直径的出口端部54,以及逐渐地及渐进地发散的内孔界定壁表面55,该壁表面由入口端部52延伸至出口端部54。该管状区段44的长度/直径L/D比率、也即该管状区段44的轴向长度除以该小入口端部52的内径。

29、的比率是大约203。大致上,对此实施例的模具组件,该L/D比率应为大约154、更佳地是大约23。0044该模具组件20也具有螺杆区段56,该螺杆区段56在管状区段44内及藉由螺栓60固定至减少直径的驱动轴延伸部分58。该螺杆区段56包括轴62及向外延伸的螺旋齿64。该螺杆区段56也呈现邻近最后螺杆区段30的入口端部66及相反的出口端部68。该轴62具有外部界定表面70,其从入口端部66发散至出口端部68。类似地,该螺旋齿64呈现也以与表面70相同方式发散的螺旋齿外部表面72。在此实施例中,表面55、70及72在3度的恒定角度发散,且配合地界定从该入口端部52及66至该出口端部54及68的大致上。

30、截头圆锥形流动路径75。实际上,大约157度及更佳地大约26度的发散角度已被发现为合适的。0045该模具组件20也具有呈模板76的形式的模具单元74,该模板借助螺栓78固定至管状区段44。该模板76具有多个限制孔口的模具开口80,这些模具开口配置成大体圆形的图案,以便可与流动路径75的出口端部直接连通,且在挤压期间横越这些开口80建立压降。该模板76也配备有中心短轴82,以有利于可旋转刀具未示出邻近该模板76的说明书CN101969794A6/15页9出口面的安装。在此实施例中,该模板76贴近地邻近螺杆区段56的出口端部68,这在低密度压出物的生产中是重要的。大致上,该模板76应被定位成与该出。

31、口端部68隔开大约052英寸的距离,或更大致上隔开比模板76的直径小的距离。0046在使用模具组件20的低密度压出物的生产中,起始混合物进入及经过该挤压机筒体及最后经过模具组件20。在此通过期间,该螺杆组件及模具螺杆区段56藉由轴36旋转。假如想要,蒸汽和/或水可经由端口40注射进入该筒体26,且更进一步的温度控制可藉由使冷水或冷蒸汽通过该夹套42来实现。这具有使起始混合物遭受温度、压力及剪力的增加水平的效果,以便将该混合物蒸煮至想要的程度。由筒体26所传送的材料沿着该发散的、大致上截头圆锥形流动路径75运送朝向及经过该模具开口80。保持挤压参数例如SME、STE、及挤压机构造,以便将大量能量。

32、赋予至该材料,从而当产品从该模具开口80露出时增加产品的膨胀程度。0047使用该模具组件20能生产各种低密度压出物。此一产品的主要范例是设计成大部分漂浮在水的表面或接近水的表面的漂浮鱼饲料。在这种饲料的生产中,起始混合物将典型包含一种或多种谷物例如玉米、小麦、燕麦、高粱、黄豆以及诸如鱼粉的蛋白质材料。该起始混合物通常将最初地在预处理机中被处理和加湿,该预处理机诸如温吉尔DDC预处理机或如于美国专利第7,448,795号中所揭示的预处理机。在该挤压机中,以下的条件是典型的在该挤压机筒体内处理的材料的停留时间是大约320秒、更佳地是大约410秒;挤压机螺杆速率是每分钟大约250900转、更佳地是每。

33、分钟大约400800转;将在该筒体内处理的材料的最高温度是摄氏100150度、更佳地是大约摄氏110125度;在该筒体内的最大压力是大约每平方英寸1002000磅、更佳地是大约每平方英寸400800磅。在此处理中,该材料可被蒸煮至任何想要的程度如藉由带有淀粉成分的糊化作用程度所测量,但通常达到至少大约百分之75的蒸煮程度、更佳地是大约百分之7598。该漂浮鱼饲料通常包含大约1836重量百分比的蛋白质、大约25重量百分比的脂肪、及大约2050重量百分比的淀粉,及具有大约2123重量百分比的挤出含水量,及大约每升410460克的湿式产品密度。0048已被发现,模具组件20的使用克服传统挤压系统所经。

34、历的生产上的限制,其中,如与典型的较小模板13作比较,该模板76具有远较大数目的模具开口80。更确切地是,生产速率通常很显著地增强三倍或更多倍,而在产品品质中没有任何损失。0049图512的实施例用于高密度产品的生产的挤压模具组件0050图5示出模具组件90,其与挤压机的最后头部区段24可运转地联接,就像第一实施例的情况中那样。该模具组件90包括管状区段44及螺杆区段56,再次像在第一实施例中所提出的那样。由于区段24及44、及螺杆区段30及56与稍早实施例完全相同,因此在图512中使用相同的附图标记,且这些部件的进一步讨论是不需要的。0051除了先前所注意的管状区段44及螺杆区段56以外,该。

35、整个模具组件90具有歧管92、倾斜延伸管94、及最后模具单元96。该歧管92借助螺栓98固定至管状区段44的接合端,且包括主要本体100,该主要本体具有后方壁面102、向前延伸的环状壁面104、与外部壁面106。如在图11及12中最佳所示,该后方壁面102具有中心开口108,其与截头圆锥形流动路径75连通。有点Y形的分隔件110延伸于壁面102及106之间,且具有将该开口108分成三个相等面积区段108A、108B、108C的作用。该外部壁面106具有三个等距离隔说明书CN101969794A7/15页10开、呈圆形配置的开口112,这些开口分别与区段108A、108B、108C连通。延伸管9。

36、4固定在每一个开口112内,该开口具有相对该本体100的中心纵向轴线将该延伸管定位在一倾斜角度的作用。在所显示的设计中,延伸管94中的每一个定向成离此轴线大约6度的发散角度、更大致上为大约212度的发散角度、且更佳地是大约410度是合适的。这些延伸管94可具有可变的长度,但大致上具有大约624英寸的轴向长度。0052该模具单元96邻近其与本体100远离的端部固定至延伸管94。特别地是,该模具单元96包括主要本体114,其具有三个穿过该处的同样圆周地隔开、截头圆锥形内孔116。如图8中最佳所示,延伸管94的外置端部分别被承接在内孔116内。模板118藉由螺栓120固定至主要本体114的外部面。该。

37、模板118具有三个分别遮盖内孔116的外侧端部的模具区段122。模具区段122的每一个具有一系列穿过该处的限制模具开口124,限制模具开口横越该开口在挤压期间建立压降。安装短轴126延伸经过模板118,且固定在本体114内。该短轴126允许可旋转的切断刀具128的安装。0053在较佳形式中,延伸管94的横截面是圆形的,且被配置在一大体上圆形的阵列中。然而,本发明未如此受限制,且延伸管能具有不同的横截面形状,并可被不同地配置。在此该“直径”一词相对于延伸管94使用,这在采用非圆形的延伸管时意欲表示最大横截面尺寸。此外,较佳的是,延伸管94为静态的,也即它们沿着其长度不包含任何可移动的部件,且沿着。

38、这些长度具有恒定的形状及直径。较佳地是,用于延伸管94的长度/直径L/D比率是大约28、更佳地是大约35、及最佳地是大约375。也较佳的是,延伸管是分开的,且在其邻近外部有孔口的模具区段122的端部彼此不会连通。这与一状态成对比,在该状态提供分开的流动路径,其中来自个别流动路径的材料在其挤压之前重新结合。0054在使用模具组件90的挤压期间,馈送入该挤压机筒体的预处理材料遭受增加的剪力、温度、及压力水平,且从该挤压机筒体进入歧管92,在此该材料由于分隔件110的存在而被分成三道流束。这些个别的流束接着被强迫经过分开、结构不同的延伸管94,而朝向及经过模板118的模具区段122。如此,该材料通过。

39、完全分开、互相发散的行进路径。在经过延伸管94的行程期间,该材料已增加密度及冷却,以致该最后的压出物具有相当高的密度。再者,如与传统模具比较,延伸管94导致较长的滞留时间及如此更多蒸煮该产品。代替具有相同总横截面积的单根大管或延伸部分,歧管92及分开的延伸管94的使用导致横越模具的较高压降,如此产生较致密的产品。当然,保持该挤压机的操作条件,以致在挤压时避免过度的膨胀。大致上,模具组件90可遵循上第一实施例所指定的条件。0055模具组件90的主要应用是沉没式鱼饲料的生产,该鱼饲料被设计成以受控制的速率例如缓慢及快速沉没式饲料在水中下降,该速率对于特定的鱼种是最佳的。普通的缓慢沉没式鱼饲料具有大。

40、约百分之2645重量百分比的蛋白质含量、大约百分的2040重量百分比的脂肪含量、及大约百分之515重量百分比的淀粉含量。对应地,较致密的快速沉没式饲料通常具有大约百分之2648重量百分比的蛋白质含量、大约百分之1826重量百分比的脂肪含量、及大约百分之1015重量百分比的淀粉含量。该缓慢及快速沉没式鱼饲料的挤出含水量分别是大约百分之1822重量百分比及百分之2628重量百分比。该湿式产品具有由大约每升510570克缓慢沉没式及每升600650克快速沉没式的密度。能藉由模具组件90所生产的密集水生饲料的另一型式是虾子饲料,其通常具有大约百分之2232重量百分比的蛋白质、百分之26重量百分比的脂肪。

41、、及百分之1226重量百分说明书CN101969794A8/15页11比的淀粉。这些产品具有大约百分之2731重量百分比的挤出含水量及大约每升660720克的湿式产品密度。0056图13的实施例用于具有可变深度、减少体积的高密度产品的生产的挤压模具组件0057图13示出一替代的模具组件130,再次被示出为安装在挤压机的最后头部区段24上。所示出的挤压机筒体及螺杆部件与图4的挤压机筒体及螺杆部件完全相同,因此使用相同的附图标记。该模具组件130也包括许多与模具组件20相同的部件,且完全相同的部件如图4中加以编号,且类似但不同的部件具有与图4中相同的附图标记但提供一“A”的区别标识符号。该模具组件。

42、130与模具组件20不同,其中该模具组件20沿着其长度具有恒定的自由体积,反之模具组件130沿着其长度具有可变的制有螺旋齿的深度及减少的自由体积。这是藉由管状区段及螺杆区段的不同相对几何形状来实现的。0058该模具组件130安装在最后头部24上,且包括具有热交换夹套46的管状区段44。该管状区段44也具有内部、螺旋状肋条式套筒48A,其界定与内孔39连通的内部截头圆锥形内孔50A。可观察到,该内孔50A具有相对小直径的入口端部52A及相对大直径的出口端部54A,以及逐渐地及渐进地发散的内孔界定壁表面55A,其从入口端部52A延伸至出口端部54A。0059该模具组件130也具有螺杆区段56A,其。

43、在管状区段44内及借助螺栓60固定至减少直径的驱动轴延伸部分58。该螺杆区段56A包括轴62A及向外延伸的螺旋齿64A。该螺杆区段56A也具有邻近最后螺杆区段30的入口端部66A及相反的出口端部68A。该轴62A具有从入口端部66A发散至出口端部68A的外部界定表面70A。类似地,螺旋齿64A呈现也发散的螺旋齿外部表面72A。在此实施例中,表面55A及72A的每一个以3度的恒定角度发散。然而,螺杆区段56A的螺旋齿深度从其入口端部66A至其出口端部68A减少。“螺旋齿深度”意指该外部螺旋齿表面72A与该轴62A的界定外部表面之间的距离。图3的考量将示范该模具组件20的螺杆区段56具有恒定的螺旋。

44、齿深度,而螺杆区段56A的螺旋齿深度如所示出地减小。在此设计中,该表面70A的发散角度是6度,而该表面72的发散角度是3度。该模具组件130也具有呈模板76的形式的模具单元,而与图3的模具组件的完全相同。0060该图13实施例可被使用于很低密度漂浮鱼饲料的生产。在该模具组件130内减少的螺旋齿深度及自由体积赋予更多能量进入该被挤压的材料。0061图14的实施例具有一对设有不同发散角度的互连式管状区段及螺杆区段的挤压模具组件0062图14示出一模具组件140,其包括一对互连式区段142及144。虽然未示出,但该区段142连接至挤压机筒体的端子区段24。该区段142包括类似于管状区段44的管状区段。

45、146。该管状区段146具有内部、螺旋状的肋条式套筒148,其呈现有外部表面150。该区段142在其中也具有细长、螺旋状、可轴向地旋转的螺杆区段152,包括渐进地锥形的轴154及向外延伸的螺旋齿156,其呈现最外边的螺旋齿表面158。该管状区段146由于该套筒148的存在及螺杆区段152具有对应的较小直径的入口端部146A、152A,及较大直径的出口端部146B、152B。据此,该管状区段146及螺杆区段152沿着其长度配合地界定大致上截头圆锥形流动路径160。在所示出的实施例中,表面150及158两者定向成3度的恒定发散说明书CN101969794A9/15页12角度。0063该第二或端子区。

46、段144也具有管状区段162,其配备有内部、螺旋状的肋条式套筒164,且呈现有外部表面166。该区段144在其中也具有细长、螺旋状、可轴向地旋转的螺杆区段168,包括渐进地锥形的轴170及向外延伸的螺旋齿172,其呈现最外边的螺旋齿表面174。该管状区段162由于该套筒164的存在及螺杆区段168具有对应、较小直径的入口端部162A、168A,及较大直径的出口端部162B、168B。据此,该管状区段162及螺杆区段168沿着其长度配合地界定大致上截头圆锥形流动路径176。表面166及174两者定向成6度的恒定发散角度。0064图15的实施例具有平直的端子区段的挤压模具组件0065图15描述具有。

47、模具组件20的所有部件的模具组件180,且加入平直的端子区段。据此,与模具组件20的部件完全相同的组件180的部件被标以完全相同的编号。0066此外,该模具组件180包括平直的区段182,其固定至管状区段44的出口端部。该区段182具有管状区段184,该管状区段184设有肋条式内部套筒186,该内部套筒186具有内部表面188。在此情况下,该管状区段184的入口端部及出口端部190、192相同大小,且该表面188不发散。该区段182在其中也具有细长、螺旋状、可轴向地旋转的螺杆区段194,其具有轴196及螺旋齿198,且呈现有螺旋齿外部表面200。可以看出,表面188及200的每一个是平直的,其。

48、中它们具有零发散角度。与图3的模板完全相同的模板76如所示出被安装在管状区段184的出口端部上。0067图16的实施例具有交替的发散区段及收缩区段的挤压机及模具组件0068图16示出一状态,在此挤压机210设有最后模具组件20,其具有交替的发散区段及收缩区段。再者,该模具组件20与第一实施例中所叙述的模具组件完全相同,因此在图16中使用相同的附图标记。然而,导通至模具组件20的上游挤压机区段具有发散区段212及收缩区段214。发散区段212具有管状头部216,该管状头部设有内部、螺旋状的肋条式套筒218,且呈现有内部表面220。细长、螺旋状、可轴向地旋转的螺杆区段222坐落在头部区段216内,。

49、且具有设有螺旋齿226的中心轴224,该螺旋齿226呈现螺旋齿表面228。头部区段216因为该套筒218的存在及螺杆区段222的入口端部216A、222A及出口端部216B、222B分别具有较小及较大的直径,以便沿着区段212的长度配合地界定大致上截头圆锥形及发散的流动路径230。0069该收缩区段214具有管状头部区段232,该管状头部区段设有内部、螺旋状的肋条式套筒234,且呈现有最内部表面236。细长、螺旋状、可轴向地旋转的螺杆区段238坐落在头部区段232内,且具有设有螺旋齿242的中心轴240,螺旋齿242呈现螺旋齿表面244。然而,在此情况中,该头部区段因为该套筒234的存在及螺杆。

50、区段232、238的入口端部232A、238A大于该对应的出口端部232B、238B。据此,表面236及244配合地界定大致上截头圆锥形但收缩的流动路径246。区段212及214的部件设计成发散的流动路径230及收缩的流动路径246的每一个定向成3度。如所指示,该模具组件20也同样具有发散3度的流动路径75。0070图17的实施例用于双螺杆挤压机的模具组件0071前述的实施例已就单螺杆挤压机的情况按照本发明说明模具组件的使用。然而,本发明不被限制在此方面,且具体化本发明的原理的模具组件能被制造供与双螺杆挤压机说明书CN101969794A10/15页13一起使用。0072参考图17,双螺杆挤压。

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