BR112020017589B1

BR112020017589B1 - Extrusora para a extrusão de alimento ou ração

Info

Publication number: BR112020017589B1
Application number: BR112020017589-7A
Authority: BR
Inventors: Andreas Krische; Di Zhuang; Urs Wuest
Original assignee: Bühler AG
Priority date: 2018-03-12
Filing date: 2019-03-12
Publication date: 2023-12-26
Also published as: ZA202005595B; DK3539748T3; EP3539748B1; US20210053268A1; CN111836709B; WO2019175185A1; EP3539748A1; CN111836709A; BR112020017589A2

Abstract

extrusora de rosca única (e) para a extrusão de alimento ou ração, que compreende na direção de fluxo de um produto a ser extrudado: i) uma seção de processamento (8); ii) uma saída de desvio (b); iii) uma placa de válvula (v); iv) uma placa de matriz (d) e iv) um cortador (6). o fluxo do produto pode ser direcionado através da placa de válvula sob condições normais de operação da extrusora (e) e através da saída de desvio (b) durante a inicialização da extrusora (e) ou para fins de manutenção a jusante da placa de válvula (v). a placa de válvula (v) é disposta sobre ou em uma placa de montagem (m); o cortador (6) e a placa de montagem (m) são fornecidos com meios de orientação interagindo que impedem a rotação do cortador (6) em frente à placa de montagem (m); e o cortador (6) e a placa de montagem (m) são presos mecanicamente um no outro com meios de travamento rotacional.

Description

[001] A invenção refere-se principalmente a uma extrusora de rosca única principalmente para a extrusão de alimentos ou rações, equipada com um cortador a jusante da placa de matriz. O conceito da invenção também pode ser aplicado a uma extrusora de rosca dupla.

[002] Normalmente leva algum tempo para tal extrusora fornecer condições de operação estáveis na inicialização, e não é desejado direcionar o fluxo do produto através da matriz e para dentro do cortador até que as condições estejam estáveis. Para este fim, um sistema de descarga e partida sanitária, SSDS, pode ser implementado. Tais dispositivos têm uma válvula disposta a jusante da seção de processamento da extrusora e a montante de uma placa de matriz da extrusora. Esta válvula pode ser totalmente fechada, por exemplo, na inicialização da extrusora, e o produto é então direcionado da seção de processamento através de uma saída de desvio. Nenhum produto é direcionado através da placa de matriz e do cortador sob esta condição operacional. Esta condição de operação é também útil mediante a paralisação da extrusora e quando a manutenção é para ser feita a jusante da válvula, por exemplo, quando a placa de matriz tem que ser mudada, ou qualquer manutenção tem de ser executada no cortador.

[003] Em condições normais de operação, a válvula do SSDS é ajustada de forma que o fluxo do produto seja direcionado através da placa de válvula, da placa de matriz e para dentro do cortador. Nenhum fluxo de produto é direcionado através da saída de desvio sob esta condição operacional.

[004] A válvula pode também ser parcialmente fechada em operação para construir-se uma contrapessão controlada para a seção de processamento, regulando desse modo a energia mecânica específica, SME, que é introduzida no produto em uma zona de processamento da extrusora.

[005] Embora tal SSDS seja muito útil em termos de controlar a operação da extrusora de rosca única, como descrito acima, o manuseamento de tais dispositivos é ainda demasiado incômodo na prática. A montagem de tal SSDS na extrusora é tipicamente feito com um flange que tem múltiplas juntas aparafusadas dispostas circunferencialmente em torno da placa de válvula. Tais múltiplas juntas aparafusadas são fiáveis quando corretamente fixadas, mas elas precisam ser exatamente fixadas e simetricamente apertadas, a fim de evitar vazamentos.

[006] Ainda permanece uma necessidade por uma extrusora de rosca única com um SSDS, placa de matriz e cortador, que seja mais fácil de operar e tendo um SSDS, placa de matriz e cortador que sejam mais fáceis de manusear e que possam ser de forma mais confiável montados e alinhados em uma extrusora de rosca única. É, portanto, um objetivo da presente invenção superar as desvantagens acima mencionadas da técnica anterior, em particular, fornecer uma extrusora com um SSDS, uma placa de matriz e um cortador que podem ser facilmente manuseados e ajustados de forma confiável.

[007] Este objetivo é resolvido com uma extrusora de rosca única para a extrusão de alimento ou ração, que compreende na direção de fluxo de um produto a ser extrudado: - uma seção de processamento que normalmente compreende vários barris; - uma saída de desvio; - uma placa de válvula; - uma placa de matriz e - um cortador, normalmente equipado com (a) faca (s) rotativa (s) que corta (m) o produto que sai da placa de matriz em pedaços menores. A (s) faca (s) rotativa (s) ficam/ficam contida (s) em um alojamento do cortador.

[008] O fluxo do produto pode ser direcionado através da placa de válvula em condições normais de operação da extrusora e através da saída de desvio durante a inicialização da extrusora ou para fins de manutenção a jusante da placa de válvula.

[009] A placa de válvula é disposta sobre ou em uma placa de montagem. A placa de válvula é, de preferência, equipada com fendas que se estendem do centro à seção externa da placa de válvula. A placa de válvula pode ser rotativa em relação a uma placa de apoio com aberturas complementares de modo que, dependendo das posições relativas da placa de válvula e da placa de apoio, o fluxo do produto através da placa de válvula pode ser completamente bloqueado, parcialmente bloqueado ou o fluxo de produto é permitido através de toda a seção transversal das fendas na placa de válvula.

[0010] O cortador e a placa de montagem são providos com meios de orientação interagindo que impedem a rotação do cortador em frente à placa de montagem. Os meios de orientação, como tais, não são para fornecer qualquer fixação mecânica da placa de montagem em direção ao cortador paralelo à direção principal do fluxo do produto. Isso facilita muito a orientação do cortador em direção à placa de montagem durante a montagem da configuração geral, sem a necessidade de alinhar perfeitamente, por exemplo, os orifícios do parafuso.

[0011] O cortador e a placa de montagem são fixados mecanicamente um no outro com meios de travamento rotacional.

[0012] Em modalidades preferidas, os meios de orientação interagindo que impedem a rotação do cortador em frente à placa de montagem são - pinos, de preferência fornecidos no cortador e - furos ou furos cegos, de preferência instalados na placa de montagem.

[0013] A montagem do cortador na placa de montagem é muito facilitada, pois o técnico precisa apenas direcionar os pinos nos furos ou furos cegos, sem se preocupar com uma orientação perfeita para a colocação dos parafusos para não prejudicar a rosca.

[0014] Em outras modalidades preferidas, os meios de travamento rotacional que prendem mecanicamente o cortador e a placa de montagem um no outro são - um anel de aperto giratório, dotado com um primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica e - um segundo conjunto de elementos de fixação mecânica que se interligam com o primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica.

[0015] O dito segundo conjunto de elementos de fixação mecânica é preferencialmente fixo na posição. O anel de aperto giratório é disposto em torno do caminho do fluxo para o produto. O uso de um anel de aperto giratório permite uma distribuição muito uniforme de forças com a fixação da placa de montagem no cortador.

[0016] É ainda preferido que o anel de aperto giratório, com o primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica seja fornecido no cortador; e o segundo conjunto de elementos de fixação mecânica seja fornecido na placa de montagem. Ter disposto o anel de aperto giratório no cortador permite uma manutenção mais fácil das partes móveis, uma vez que o cortador pode ser facilmente destacado da extrusora.

[0017] Os elementos do segundo conjunto de elementos de fixação mecânica podem ser proporcionados como suportes angulares que se estendem para longe da placa de montagem em direção ao cortador, cujos suportes angulares proporcionam rebaixos que são engatados por trás pelos elementos do primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica.

[0018] É particularmente preferido que o primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica e o segundo conjunto de elementos de fixação mecânica tenham superfícies cônicas complementares que são travadas por fricção uma contra a outra quando o cortador e a placa de montagem são mecanicamente fixados um no outro.

[0019] Alternativamente, o primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica também pode ser formado como uma rosca macho, quer contínua ou segmentada; e o segundo conjunto de elementos de fixação mecânica pode ser formado como uma rosca fêmea, quer contínua ou segmentada.

[0020] Em ainda outra modalidade alternativa, o primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica e o segundo conjunto de elementos de fixação mecânica podem ser formados como elementos complementares de um acoplamento de baioneta.

[0021] De preferência, o anel de aperto com o primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica e/ou o segundo conjunto de elementos de fixação mecânica são operados pneumaticamente, hidraulicamente operados ou operados por um motor. A operação hidráulica é particularmente preferida. Em qualquer caso, a operação deve garantir que as forças necessárias possam ser exercidas no primeiro e no segundo conjuntos de elementos de fixação, a fim de proporcionar uma fixação firme do cortador na placa de montagem.

[0022] De preferência, a posição em que o cortador e a placa de montagem são mecanicamente presos um no outro pelos meios de travamento rotacional pode ser travada mecanicamente, por exemplo, com um pino que bloqueia a rotação do anel de aperto. Desse modo, não é necessário manter ativa de forma permanente a operação hidráulica, pneumática ou acionada por motor do anel de aperto. Para o destravamento do primeiro e do segundo conjuntos de elementos de fixação mecânica e/ou o travamento mecânico dos meios de travamento rotacional (por exemplo, o pino), pode ser fornecido ainda outro mecanismo de acionamento hidráulico, pneumático ou motorizado.

[0023] Em modalidades preferidas, a placa de matriz é montada em dobradiça de modo que a placa de matriz pode ser girada para fora quando o cortador é desmontado. Isso permite fácil acesso à placa de válvula sem a necessidade de desmontar totalmente a placa de matriz.

[0024] Por conseguinte, ainda outro aspecto da invenção refere-se a um método de montagem de uma extrusora conforme descrito neste documento, que compreende as etapas de: - fornecer uma placa de montagem; - fornecer um cortador; em que o cortador e a placa de montagem estão equipados com meios de orientação interagindo como descrito acima; de preferência, pinos e orifícios ou orifícios cegos; - dispor o cortador e a placa de montagem de tal modo que os meios de orientação interagindo impedem a rotação do cortador em frente à placa de montagem, conforme descrito acima e - prender mecanicamente o cortador na placa de montagem com meios de travamento rotacional fornecido na placa de montagem e no cortador, tal como delineado acima.

[0025] Ainda um outro aspecto da invenção diz respeito a um método de operação de uma extrusora como aqui descrito, em que - a placa de válvula é fechada durante a inicialização da extrusora ou para fins de manutenção a jusante da placa de válvula, de modo a direcionar o fluxo de produto através da saída de desvio, tal como descrito acima e/ou - a placa de válvula é pelo menos parcialmente aberta nas condições normais de operação da extrusora, conforme descrito acima.

[0026] Além disso, a invenção permite vantajosamente a adaptação da extrusora de rosca única. Assim, ainda outro aspecto da invenção refere-se a um kit que compreende - um cortador para uma extrusora de rosca única, conforme descrito acima; - uma placa de montagem para uma extrusora de rosca única, conforme descrito acima; em que o cortador e a placa de montagem são fornecidos com meios de orientação interagindo que impedem a rotação do cortador em frente à placa de montagem, conforme descrito acima; e em que o cortador e a placa de montagem são mecanicamente fixados um no outro com meios de travamento rotativos, conforme descrito acima.

[0027] A invenção será agora explicada em mais detalhes por meio de modalidades específicas e figuras ilustrativas. Deve ser entendido que a invenção não está limitada de forma alguma a essas modalidades ilustrativas.

[0028] Figura 1: Extrusora de rosca única com cortador (técnica anterior);

[0029] Figura 2: Vista parcial da Figura 1;

[0030] Figura 3: Vista lateral de uma extrusora de acordo com a invenção a partir do final da seção de processamento em diante (esquematicamente);

[0031] Figura 4a : Vista em corte transversal (esquematicamente) da Figura 3 a partir do plano Y1;

[0032] Figura 4b : Vista em corte transversal (esquematicamente) da Figura 3 a partir do plano Y2;

[0033] Figura 5a : Vista lateral (esquematicamente) de um anel de aperto com elementos do primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica;

[0034] Figura 5b : Vista lateral (esquematicamente) dos elementos do segundo conjunto de elementos de fixação mecânica.

[0035] Uma extrusora de rosca única E típica que é conhecida na técnica é mostrada na figura 1. A extrusora E é alimentada por um motor principal 1 ao qual uma unidade de acionamento 2 e uma câmara de mancal 3 estão associadas. A seção de processamento 8 é tipicamente feita a partir de vários dos chamados barris que são suportados por um suporte de barril 5. O produto bruto é fornecido à extrusora E através de um alimentador lateral 4 e é transportado através da seção de processamento 8 por uma rosca (não mostrada). Antes de entrar na seção de processamento 8, o produto bruto pode ser pré-tratado em um chamado condicionador ou retentor e é então alimentado para o alimentador lateral 4 por meio de um alimentador 10. A configuração da rosca pode variar ao longo do comprimento da seção de processamento 8, dependendo do produto a ser extrudado. A extrusora E é operada por um técnico através de um painel de controle 9. No final da seção de processamento 8, há uma cabeça de matriz que compreende uma placa de matriz 7. A jusante da cabeça de matriz, um cortador 6 é disposto. O cortador 6 é equipado com uma faca rotativa que corta os fios que saem da matriz em grãos. O tamanho dos grãos depende tanto da taxa de escoamento do produto quanto da velocidade de rotação da faca do cortador 6.

[0036] A invenção refere-se especificamente à interface entre a seção de processamento 8 e o cortador 6; esta área é marcada com uma linha pontilhada na figura 1 e reproduzida em uma vista ampliada na figura 2. A montante da cabeça de matriz fica a seção de processamento 8. Após a placa de matriz 7, o produto entra no cortador 6 e os fios de produto que saem da placa de matriz 7 são cortados em grãos por uma faca rotativa (não mostrada). A faca rotativa é acionada por um motor 12. Os grãos caem no cortador 6 e saem do cortador 6 na parte inferior ou são soprados para cima, dependendo do produto.

[0037] Uma extrusora E de acordo com a invenção é equipada com um SSDS especificamente montado e disposto entre a seção de processamento 8 e a placa de matriz 7, como será ainda ilustrado posteriormente.

[0038] A figura 3 ilustra esquematicamente uma vista lateral de uma extrusora E de acordo com a invenção a partir da extremidade da seção de processamento 8 e mais a jusante para o cortador 6. No lado esquerdo, a rosca da extrusora é esquematicamente representada. Mais a jusante da zona de processamento 8, um sistema de descarga e partida sanitária (SSD) é instalado com um flange F. O SSDS provê uma saída de desvio B, que pode ser aberta e fechada. O SSDS compreende ainda uma placa de montagem M, na qual a placa de válvula V está disposta (sugerido em linhas tracejadas). Mais a jusante da placa de válvula V está a placa de matriz D. A placa de matriz D é montada com dobradiça de modo que ela pode ser facilmente retirada para fins de manutenção quando o cortador 6 é desmontado. O cortador 6 fica localizado a jusante da placa de matriz D e ele aloja uma faca rotativa (não mostrada) acionada por um motor 12. O cortador 6 é fixado mecanicamente com meios de travamento rotacional (não mostrado). A orientação geral do cortador 6 em frente à placa de montagem M é salvaguardada por pinos de orientação P que se estendem desde o cortador 6 e alcançam através dos furos complementares H na placa de montagem M.

[0039] As figuras 4a e 4b mostram esquematicamente vistas em corte transversal da figura 3 a partir dos planos Y1 e Y2, respectivamente, como assinalado na figura 3. A figura 4a mostra o lado do cortador que fica voltado para a extrusora E. Quatro pinos P estão localizados nos cantos da face da caixa do cortador. No centro da figura 4, uma abertura circular na face do cortador 6, que é o canal de fluxo de produto, abre a vista na faca rotativa K. A vista complementar na figura 4b é uma vista sobre a placa de válvula V com fendas 15 que podem ser totalmente ou parcialmente fechadas quando a placa de válvula V é girada em frente a uma placa de base subjacente com aberturas complementares (não mostradas). Nos cantos da placa de montagem M existem orifícios H casando com os pinos representados na figura 4a que se estendem desde o cortador 6 na direção da placa de montagem M.

[0040] A Figura 5a mostra o anel de aperto R com elementos 13 do primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica. Os elementos 13 são estruturas elevadas que se prolongam para o exterior na circunferência do anel de aperto R. Os elementos 13 têm uma superfície cônica 16 que combina com superfícies cônicas complementares dos elementos 14 de um segundo conjunto de elementos de fixação mecânica fornecidos na placa de montagem M, conforme ilustrado na figura 5b. Os elementos 14 são suportes angulares, em que um flanco do suporte substancialmente se estende paralelamente ao plano do papel, e o outro flanco do suporte estende-se para baixo para dentro do plano do papel, no lado esquerdo da figura 5b, formando assim um rebaixo. O rebaixo tem uma superfície cônica 17 que é complementar à superfície cônica 16 nos elementos 13. Quando da rotação do anel de aperto R em frente à placa de montagem, os elementos 13 podem deslizar para dentro do rebaixo do suporte angular, por meio do que o anel de aperto R (e o cortador) são fixados mecanicamente na placa de montagem.

Claims

1.Extrusora de rosca única (E) para a extrusão de alimento ou ração, compreendendo na direção de fluxo de um produto a ser extrudado: i) uma seção de processamento (8); ii) uma saída de desvio (B); ii) uma placa de válvula (V); iii) uma placa de matriz (D); iv) um cortador (6) com (a) faca(s) rotacional(is) (K) em um alojamento do cortador configurado para cortar o produto que sai da placa de matriz em pedaços menores; em que o fluxo de produto pode ser direcionado - através da placa de válvula (V) em condições normais de operação da extrusora (E) e - através da saída de desvio (B) durante a inicialização da extrusora (E) ou para fins de manutenção a jusante da placa de válvula (V); caracterizada pelo fato de que a placa de válvula (V) é disposta sobre ou em uma placa de montagem (M); o alojamento do cortador e a placa de montagem (M) são fornecidos com meios de orientação interagindo (P; H) que impedem a rotação do alojamento do cortador em frente à placa de montagem (M) e o alojamento do cortador e a placa de montagem (M) são presos mecanicamente um no outro com meios de travamento rotacional (R).

2. Extrusora de rosca única (E), de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que os meios de orientação interagindo (P; H) que impedem a rotação do alojamento do cortador em frente à placa de montagem (M) são - pinos (P), de preferência fornecidos no alojamento do cortador e - orifícios ou orifícios cegos (H), de preferência fornecidos na placa de montagem (M).

3. Extrusora de rosca única (E), de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizada pelo fato de que os meios de travamento rotacional que prendem mecanicamente o alojamento do cortador e a placa de montagem (M) um no outro são - um anel de aperto giratório (R), proporcionado com um primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica e - um segundo conjunto de elementos de fixação mecânica que interligam com o primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica, e cujo segundo conjunto de elementos de fixação mecânica é, de preferência, fixado posicionalmente.

4. Extrusora de rosca única (E), de acordo com a reivindicação 3, caracterizada pelo fato de que - o anel de aperto giratório (R) com o primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica é fornecido no alojamento do cortador; e - o segundo conjunto de elementos de fixação mecânica é fornecido na placa de montagem (M).

5. Extrusora de rosca única (E), de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada pelo fato de que os elementos do segundo conjunto de elementos de fixação mecânica são suportes angulares (14) que se estendem para longe da placa de montagem (M) em direção ao alojamento do cortador, cujos suportes angulares (14) proporcionam rebaixos que são engatados por trás pelos elementos do primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica.

6. Extrusora de rosca única (E), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 5, caracterizada pelo fato de que o primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica e o segundo conjunto de elementos de fixação mecânica têm superfícies cônicas complementares (16; 17) que são travadas por fricção umas contra as outras quando o alojamento do cortador e a placa de montagem (M) são presos mecanicamente um no outro.

7. Extrusora de rosca única (E), de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada pelo fato de que o primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica é uma rosca macho, quer contínua ou segmentada; e o segundo conjunto de elementos de fixação mecânica é uma rosca fêmea, quer contínua ou segmentada.

8. Extrusora de rosca única (E), de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizada pelo fato de que o primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica e o segundo conjunto de elementos de fixação mecânica são elementos complementares de um acoplamento de baioneta.

9. Extrusora de rosca única (E), de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 8, caracterizada pelo fato de que - o anel de aperto com o primeiro conjunto de elementos de fixação mecânica e/ou - o segundo conjunto de elementos de fixação mecânica é/são operados pneumaticamente, operados hidraulicamente ou operados por um motor.

10. Extrusora de rosca única (E), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 9, caracterizada pelo fato de que a posição em que o alojamento do cortador e a placa de montagem (M) são mecanicamente presos um no outro pelos meios de travamento rotacional pode ser travada mecanicamente.

11. Extrusora de rosca única (E), de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 10, caracterizada pelo fato de que a placa de matriz (D) é montada com dobradiça de modo que a placa de matriz (D) pode ser retirada quando o alojamento do cortador é desmontado.

12. Método de montagem de uma extrusora, como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: - fornecer uma placa de montagem (M); - fornecer um cortador (6) com (a) faca(s) rotativa(s) (K) em um alojamento do cortador; em que o alojamento do cortador e a placa de montagem (M) são equipados com meios de orientação interagindo (P, H), de preferência, pinos e orifícios ou orifícios cegos; - dispor o alojamento do cortador e a placa de montagem (M) de modo que os meios de orientação interagindo (P, H) impeçam a rotação do alojamento do cortador em frente à placa de montagem (M) e - mecanicamente prender o alojamento do cortador na placa de montagem (M) com meios de travamento rotacional (R) providos na placa de montagem (M) e no alojamento do cortador.

13. Método de operação de uma extrusora (E) como definida em qualquer uma das reivindicações 1 a 11, caracterizado pelo fato de que - a placa de válvula (V) é fechada durante a inicialização da extrusora (E) ou para fins de manutenção a jusante da placa de válvula (V), a fim de direcionar o fluxo do produto através da saída do desvio (B) e/ou - a placa de válvula (V) é pelo menos parcialmente aberta sob condições de operação normal da extrusora (E).

14. Kit, caracterizado pelo fato de que compreende - um cortador (6) para uma extrusora de rosca única (E), em que o cortador (6) compreende (a) faca(s) rotativa(s) (K) em um alojamento do cortador; - uma placa de montagem (M) para uma extrusora de rosca única (E); em que o alojamento do cortador e a placa de montagem (M) são fornecidos com meios de orientação interagindo (P, H) que impedem a rotação do alojamento do cortador em frente à placa de montagem (M) e em que o alojamento do cortador e a placa de montagem (M) são presos mecanicamente um no outro com meios de travamento rotacional (R).