[发明专利]高容量挤压模具组件

说明书

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。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具有渐进地发散内孔的管状区段、也在该管状区段内渐进地发散的可轴向地旋转的螺杆区段、及与该头部及螺杆区段有关的模具单元。管状区段及螺杆区段的发散结构允许较大面积模具的使用，该模具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。