CN101803794B - 挤压膨化机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种粮食饲料机械领域内的挤压膨化机，包括传动系统、进料口、膨化腔、出料装置，进料口设置在膨化腔前端，出料装置设置在膨化腔后端，出料装置与膨化腔之间还设有出料控制阀，出料控制阀包括阀体，阀体上设有一横向贯穿阀体的阀腔，阀腔一侧与膨化腔后端相连接，阀腔另一侧连接出料装置中的出料腔；阀体上还设有纵向贯穿阀体的阀芯安装孔，阀芯安装孔与阀腔相交，阀芯安装孔内配合安装有可升降的阀芯，阀芯中部设有横向流道，阀芯下方设有一向下的泄流通道，泄流通道上部设有开口朝向膨化腔一侧的侧向孔；阀芯上部连接有升降调节装置。本发明不仅可以调节膨化腔内压力的大小，还可以将物料旁通流走，保证膨化加工的品质均衡。

Description

挤压膨化机

技术领域

本发明涉及一种食品饲料机械领域内的挤压膨化设备，尤其适用需要经常调节膨化压力的挤压膨化机。

背景技术

挤压膨化技术早已广泛应用于食品领域和饲料加工领域。在现有技术中，为了得到高糊化度的各种规格大小、不同密度的挤压膨化产品，首先让物料经过调质器使用水和蒸汽进行调质，物料在调质器中与水、蒸汽充分的接触渗透，经过一定的时间，物料得到一定的预糊化，预糊化后的物料再进入螺旋挤压机中进行挤压。现有的螺旋挤压机包括单螺杆挤压机、双螺杆挤压机以及多螺杆挤压机。螺旋挤压机的核心部分是其挤压部分，挤压部分包括一个拥有一定长度的膨化腔，膨化腔的一端有进料口，另一端连接出料模孔，出料模孔与挤压腔安装固定时均采用一种比较牢固的安装方式，如多螺栓安装方式或者抱箍安装方式。膨化腔内中有可旋转的螺杆，膨化腔内可旋转的螺杆数量为1时即为单螺杆挤压机，螺杆转子数量为2时即为双螺杆挤压机，螺杆转子数量为大于等于3时即为多螺杆挤压机。

挤压机工作时，经过一定预熟化的物料通过可以旋转的螺杆向出料模孔方向运动，在物料从进料口到出料模孔这段路程中，物料在挤压机中通过可旋转的螺杆时受到强大的机械能作用，物料的温度、压力逐渐提升，当物料到达出料模孔前，物料的糊化度达到最高状态，随后物料从出料模孔中挤压出来，再通过切割得到高糊化度的挤压颗粒产品。不同的物料在挤压膨化加工时的熟化度是不一样的，熟化度和膨化腔内的压力、温度等指标值有关，现有技术中，可通过螺杆的转速来调节膨化腔内压力，也可以通过出料模板之前设置压力环来实现压力调整，但这些调整方式均有其局限性，采用改变螺杆转速进行调整，需要改变传动系统，会大大增加制造成本；设置压力环来调整压力，需要拆卸出料装置，费时、费力，操作不便。

由于最终挤出的物料要求达到比较高的熟化程度，而让物料建立较高的压力是挤压熟化过程中必须的要求。加工食品和水产饲料时，根据产品密度的要求，挤压腔内的压力至少达到3MPa以上，有时根据挤压产品的要求，挤压腔内的最高压力能够达到10MPa以上。同时，膨化机在生产过程中很难达到长时间的连续生产，在膨化机生产过程中会存在一些不确定的因素。比如，由于时间的延长，刀片磨损带来膨化颗粒切割不好，需要停机调整切刀；再如生产过程中由于出料模孔被杂物堵塞，需要停机清理模孔，尤其加工小颗粒的膨化产品堵模的情况更多。由于膨化腔与出料模孔是采用的固定连接方式，因此，每次停机花费拆卸时间较长，一般到再次开机的时间间隔达到40分钟到60分钟。一个工作日中因如上原因平均会有3次左右的停机，如果生产模孔尺寸比较小的小颗粒，因如上原因导致停机次数会更多。所以目前膨化机实际运行时间较短，效率较低。加工容易生产的膨化产品，挤压机的运行效率一般也只有80～85％，加工难生产的膨化产品时挤压机的运行效率仅只有20～30％。综合统计，挤压机的运行效率仅仅为60～70％。即在挤压机生产过程中有30～40％的时间没有正常工作。这就造成膨化机的运行效率低，造成时间成本的大量浪费。

发明内容

本发明是为了解决现有技术中挤压膨化机膨化腔内压力难以调整，对不同物料适应性差的问题，提供一种加工效率高，适应性好的一种挤压膨化机。

为解决上述技术问题，本发明提供的一种挤压膨化机，包括传动系统、进料口、膨化腔、出料装置，所述进料口设置在膨化腔前端，出料装置设置在膨化腔后端，所述出料装置包括出料腔与设置在出料腔端部的出料模板，膨化腔内设有挤压螺杆，传动系统与挤压螺杆传动连接，出料装置与膨化腔之间还设有出料控制阀，所述出料控制阀包括阀体，阀体上设有一横向贯穿阀体的阀腔，阀腔一侧与膨化腔后端相连接，阀腔另一侧连接出料腔；阀体上还设有纵向贯穿阀体的阀芯安装孔，阀芯安装孔与阀腔相交，所述阀芯安装孔内配合安装有可升降的阀芯，阀芯中部设有横向流道，阀芯下方设有一向下的泄流通道，泄流通道上部设有开口朝向膨化腔一侧的侧向孔；阀芯上部连接有升降调节装置。

工作时，通过升降调节装置可调节阀芯上下运动位置，由于阀芯与阀芯安装孔之间配合安装，可在横向流道上方、横向流道与侧向孔、侧向孔的下方分别形成密封面，可形成如下三种工作状态，其一，横向流道上部阻断阀腔时，膨化腔内的物料不能到达出料腔，装置处于关断状态；其二，横向流道全部使阀腔两侧接通时，此时物料的通流面积处于最大状态，物料可从阀腔进入出料腔，再经过出料模板后被挤出膨化；横向流道局部与阀腔接通时，阀芯的横向流道与阀体上的侧向孔产生一定的错位，减小了物料的通流面积，使得膨化腔内物料所受的压力增大，物料所受的剪切力增加，从而提高物料最终的熟化程度；其三，当侧向孔接通泄流通道时，出料腔不工作，物料从泄流通道流出，可在更换物料种类时采用该工作方式，可将膨化腔中残留的物料排出，避免不同物料的混料带来的品质变化，也可在开机初始状态下使用该工作方式，解决了在开机之初残留硬化的物料脱落引起堵模孔的问题，以便在工作平稳时再将装置投入膨化加工中。与现有技术相比，本发明不仅可以调节膨化腔内压力的大小，以适应各种原料特性或对流量进行调整，还可以将物料旁通流走，以保证膨化加工的品质均衡。该技术方案可利用一台挤压膨化机加工出不同物性的原料以及不同膨胀系数的食品或饲料，最大程度地发挥挤压膨化机性能上的优势，有效提高产能并得到高品质的挤压膨化产品。

上述技术方案中的升降调节装置可采用多种技术方案实现，例如在阀体上方设置连接架，连接架中心螺纹连接阀杆，阀杆下端与阀芯可转动地相连接，阀杆上端设有调节手轮。通过转动手轮可实现阀芯的上下运动。所述升降调节装置还可以采用油缸来实现，利用膨化腔内反馈的压力，使控制系统控制液压阀实现油缸的进出油量调节，以油缸的活塞杆带动阀芯上下运动。该方案可实现实时压力调整，以保证物料的熟化度完全一致。升降调节装置还可以采用气动机构来调节，也可以采用电磁拉杆来进行调节。

作为本发明的改进，所述出料装置和出料控制阀分别设有两个，所述膨化腔后端与出料控制阀之间经三通相连。该方案有效提高了膨化机的运行效率。工作时，经过一定预熟化的物料通过进料口进入膨化腔，物料在膨化腔内进行挤压、剪切、混合，最终得到熟化。经熟化的物料通过三通来到两个出料控制阀前，这时其中一个出料控制阀处于关闭状态，另一个出料控制阀处于通流状态。物料进入从处于通流状态的出料控制阀的出料模板中挤出。此时，可对关闭的出料控制阀对应的出料装置进行检修、更换出料模板；无需停机检修，保证了挤压膨化机的正常运行，从而实现了挤压膨化机的效率提高。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

图2为本发明出料控制阀通流状态示意图。

图3为本发明出料控制阀节流状态示意图。

图4为本发明出料控制阀泄流状态示意图。

图5为本发明另一种结构示意图。

图中：1、电机；2、传统系统；3、进料口；4、膨化腔；5、阀腔；6、阀杆；7、调节手轮；8、连接架；9、阀体；10、阀芯；11、横向流道；12、出料模板；13、出料腔；14、泄流通道；15A、出料控制阀一；15B、出料控制阀二；16、挤压螺杆；17、三通；18、侧向孔。

具体实施方式

实施例1

如图1所示，为一种挤压膨化机，包括电机1、传动系统2、进料口3、膨化腔4、出料装置，进料口3设置在膨化腔4前端，出料装置设置在膨化腔4的后端，所述出料装置包括出料腔13与设置在出料腔端部的出料模板12，膨化腔4内设有挤压螺杆16，传动系统2与挤压螺杆16传动连接，出料装置与膨化腔4之间还设有出料控制阀，出料控制阀包括阀体9，阀体9上设有一横向贯穿阀体9的阀腔5，阀腔5一侧与膨化腔4后端相连接，阀腔5另一侧连接出料腔13；阀体9上还设有纵向贯穿阀体9的阀芯安装孔，阀芯安装孔与阀腔5相交，阀芯安装孔内配合安装有可升降的阀芯10，阀芯10中部设有横向流道11，阀芯10下方设有一向下的泄流通道14，泄流通道14上部设有开口朝向膨化腔4一侧的侧向孔18；阀芯10上部连接有升降调节装置，所述升降调节装置包括阀体9上方设置的连接架8，连接架8中心螺纹连接有阀杆6，所述阀杆6下端与阀芯10可转动地相连接，可保证阀杆6转动时，阀芯10不会跟转，阀杆6上端设有调节手轮7。为防止阀芯10和阀杆6同时转动，在阀芯10和阀心安装孔之间可设置防止阀芯转动的机构，例如设置导向键，或者直接将阀芯10和阀芯安装孔制成相配合的方形或其他多边形形状。

工作时，阀杆6在调节手轮7的作用下，在阀体9内做升降运动，带动阀芯10在阀体9内做上下运动。当阀芯10处于阀体9上部时，横向流道11上部阻断阀腔5，由于阀芯10与阀芯安装孔之间配合安装，在横向流道11上方、横向流道11与侧向孔18、侧向孔18的下方形成密封面，此时膨化腔4内的物料不能到达出料腔13，装置处于关断状态，物料会被截止在出料控制阀外，不能出料。

如图2所示，阀芯10移动到一定位置时，横向流道11与侧向孔18全部接通，出料控制阀处于通流状态，此时物料的通流面积最大，可直接从阀腔5进入出料腔13，再经过出料模板12后被挤出膨化。

如图3所示，阀芯10在阀体9内运动到一定位置使得横向流道11局部与阀腔5接通时，出料控制阀处于节流状态，物料的通流面积变小，物料在膨化腔4内所受的阻力变大。因此，工作时可以通过改变阀芯10的横流通道与阀体9中侧向孔18的错位量，实现膨化腔4内的压力调整，从而调节最终物料的熟化度。

如图4所示，阀芯10运动一定位置使得侧向孔18接通泄流通道14时，出料控制阀处于泄流状态，出料腔13不工作，物料经侧向孔18从泄流通道14流出。该工作方式可在更换物料种类时采用，可将膨化腔4中残留的物料排出，避免不同物料的混料带来的品质变化，也可在开机初始状态下使用该工作方式，解决在开机之初残留硬化的物料脱落引起堵模孔的问题，以便在工作平稳时再将装置投入膨化加工中。

实施例2

如图5所示，所述出料控制阀有两个，在膨化腔4后端与出料控制阀之间设有三通17，所述三通17的另两个通道分别与出料控制阀一15A、出料控制阀二15B的出料腔13相连通。

工作时，可将出料控制阀一15A处于关闭状态，出料控制阀二15B处于通流状态。物料进入从处于通流状态的出料控制阀二15B的出料模板12中挤出。此时，可对关闭的出料控制阀一15A对应的出料装置进行检修、更换出料模板12；无需停机检修，保证了挤压膨化机的正常运行，从而实现了挤压膨化机的效率提高。也可将出料控制阀一15A设置在通流状态，出料控制阀二15B设置在节流状态；或者将两个出料控制阀15A、15B处于不同通流面积的节流状态，便于在不停机的情况加工出不同物料特性的食品或饲料。

除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。上述实施例中的连接架、阀杆和调节手轮可以由其他的升降调节装置来实现，如可以采用油缸来实现，利用膨化腔内反馈的压力，使控制系统控制液压阀实现油缸的进出油量调节，以油缸的活塞杆带动阀芯上下运动。该方案可实现实时压力调整，以保证物料的熟化度完全一致。升降调节装置还可以采用气动机构来调节，也可以采用电磁拉杆来进行调节。

本发明中涉及膨化腔内的螺杆不限于1个，2个、3个等均在本发明保护范围之内。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围内。例如升降调节装置可以是液压油缸，通过液压油缸拉动阀芯运动得以实现升降调节。

Claims (3)

1.一种挤压膨化机，包括传动系统、进料口、膨化腔、出料装置，所述进料口设置在膨化腔前端，出料装置设置在膨化腔后端，所述出料装置包括出料腔与设置在出料腔端部的出料模板，膨化腔内设有挤压螺杆，传动系统与挤压螺杆传动连接，其特征是出料装置与膨化腔之间还设有出料控制阀，所述出料控制阀包括阀体，阀体上设有一横向贯穿阀体的阀腔，阀腔一侧与膨化腔后端相连接，阀腔另一侧连接出料腔；阀体上还设有纵向贯穿阀体的阀芯安装孔，阀芯安装孔与阀腔相交，所述阀芯安装孔内配合安装有可升降的阀芯，阀芯中部设有横向流道，阀芯下方设有一向下的泄流通道，泄流通道上部设有开口朝向膨化腔一侧的侧向孔；阀芯上部连接有升降调节装置。

2.根据权利要求1所述的挤压膨化机，其特征是所述升降调节装置包括阀体上方设置的连接架，所述连接架中心螺纹连接有阀杆，所述阀杆下端与阀芯可转动地相连接，阀杆上端设有调节手轮。

3.根据权利要求2所述的挤压膨化机，其特征是所述阀芯和阀芯安装孔之间设有防止阀芯转动的机构。

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