CN1110474A - 螺旋挤压机 - Google Patents

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Abstract

螺杆轴2在螺旋挤压机1中旋转，螺杆轴2设有揉捏工具6，并有一些装在外壳中处于揉捏工具6之间的揉捏件98。揉捏件98可沿旋转方向105转动，并可沿移动方向103和104沿径向移动。
在挤压螺杆的出口端，反压件9可借助于油缸活塞组件(图中未表示)的活塞杆10沿轴向移动，并因而可以改变通孔8.3的横截面。旋转的刀具4.3将从通孔8.3出来的产品切割成预定的长度。支承环22和94用来沿螺旋挤压机在可选择的距离上将螺杆支承在螺旋外壳3中。按图16和16a，可转动的揉捏件98借助于齿条107一起移动，齿条108由活塞油缸组件111驱动。为了使揉捏件98能够更换，外壳3分成可打开的上一半106和固定的下一半71.1，这两个半部用铰链84连接起来。

Description

螺旋挤压机
本发明涉及权利要求1前序部分所述之设备。
这种设备由公开号0428978A1的欧洲专利申请为已知。
在该文件中主要说明了所采取的措施，一方面为了获得与该文提及的现有技术相比有更好的模制件，另一方面将磨损件设计成具有合理和经济的可更换性。
本发明的任务是设计一种此类设备，其中采取了一些措施，使产品的状态和/或性质符合规定值。
按本发明所建议的措施是为了完成上述任务。上述欧洲专利EP0428978A1基本上构成了此新申请的主要组成部分，在本申请中涉及对EP 0428978A1的进一步改进。
本发明的优点在于，可以接受饲料用户对所需产品的形状和性质所提出的改进和合理的要求。
下面借助于附图表示的一些举例详细说明本发明。
其中：
图1  局部剖切表示用以构成坯料的按本发明挤压螺旋的头部；
图2  按图1中剖切线I-I的横截面；
图3  图1局部改型详图；
图4  图1头部的改型
图5  沿图4中剖切线II的头部横截面；
图6  图1头部另一种改型；
图7  沿图6中剖切线III的头部横截面；
图8  图6头部的改型；
图9  图1头部的另一种改型；
图10、19；20和21
      各表示图9头部的一种改型；
图11  半示意表示螺旋挤压机另一种按本发明的头部纵剖面；
图12  图11头部的改型；
图13  在螺旋挤压机头部前至少螺旋挤压机的一部分按本发明
      的改型；
图14  图13螺旋挤压机部分的改型；
图15  表示图14螺旋部分的使用方式；
图16  表示图14螺旋部分另一种使用方式；
图16A  按剖切线V通过图16螺旋部分的横截面；
图17  调节和操纵设备方块图
图18  说明方法的方块图；
图22、23、24和25
      各表示图17方块图的一种改型。
图1和2表示一种螺旋挤压机1，其中主要是头部，产品在头部中成形；并作为坯料从头部排出，例如，从图1中看，坯料从头部排出后向下流动。
这样一种螺旋挤压机还可以用作膨胀器，此时，在产品的揉捏和输送过程中在产品内产生过压，当产品从挤压头排出，亦即进入大气中时发生膨胀，并因而使这种坯料具有其应有的特性。
然而这里涉及的主要是这样一种设备，即产品在此设备中受到揉捏和输送，并按规定供入蒸汽和/或水，以便由此将一种粉状产品加工成坯料。下面的说明中将介绍所采取的措施，它们一方面涉及将产品成形为上述坯料，另一方面采取措施影响头部前区域内的揉捏效果，以便结合坯料成形在挤压机头部得到一种有助于满足此类坯料买主合理要求的产品，或为了饲料的充分利用促使人们采用这种坯料。
螺旋挤压机有一个带揉捏工具6的螺旋轴2，螺旋轴2可旋转和可被驱动地支承在外壳3中。
揉捏工具是一些在它们之间形成空腔15的构件，如后面还要说明的那样，在空腔15中还可以置入另一些固定的揉捏件。
外壳3上装有温度传感器16以及至少一个压力传感器17。如后面所述，利用这两个传感器的信号，再加上其他特性，可控制成品。
外壳3有一个外壳法兰31，中间齿环23与之连接，中间齿环23上有中间齿24，它们在槽中与槽壁25啮合，以便构成通孔8。
在由槽壁25为界的槽之间的构件，表示为齿26b。
槽和齿26都是反压件9圆周上的一部分，反压件9固定地装在活塞杆10上，活塞杆10是活塞-油缸组件11的一部分并因而可以移动。
反压件9通过中间齿24防止转动，此中间齿24一方面是固定的中间齿环的一部分，另一方面它们插入以槽壁25为界的槽中。
反压件9与固定板29固定连接，固定板29则与活塞杆10牢固连接。
走过通孔8出口处的刀具4通过刀把18固定在托环7上，托环7借助于滚动轴承12可旋转和可被驱动地装在支架13上，支架13装入连接杆27，并利用调整螺钉14将支架固定在连接横粱上。
由于支架13的可移动性和可固定性，所以存在着准确定位刀具4的可能性，因而可以做到精确地切割坯料。驱动装置(图中未表示)通过三角皮带19传动托环7，可以通过控制改变驱动装置的转速。
图3表示图1和2所示头部的改型，齿26a是可更换的。此时，齿26a利用固定板29固定在它应有的位置上。
图4与图3相比改变了通孔，与图1中的通孔8相比此通孔变小，图1中的通孔8从其入口到出口的横截面相同。相比之下，中间齿环23.1齿24.1是凸起的，中间齿24.1插入具有槽壁25.1的槽中，因此在这一区域的通孔变小，使得在通孔8出口处的产品的横截面与出口横截面相等。
刀具4.1则与图1所表示的形状相同，并有相同的固定和运动。
其它构件与图1、或2的构件相同，故具有同样符号，所以不再进一步说明。
图5表示图4中沿剖切线II的横截面。
图6表示图1和4的改型，在图6中在螺杆轴2的端部与反压件之间设有动压头齿件36，它有三个动压头齿35。原则上可设置多于或少于三个动压头齿，这取决于产品的种类，因为这些齿从通孔8.2的入口前经过，并因此在这一时刻将此入口关闭，所以在这一时刻之后输送的产品其密度高于在此之前和在此之后的。
动压头齿件36固定连接在螺杆轴2端部，并因而与螺杆轴2同步旋转。
此外，中间齿环23.2和中间齿24.2以及齿26.2原则上与图4所示的齿相同，但是不同于图4中所表示的凸起的齿24.1，而是一种略为收缩的通孔8。不过同样可采用具有保持不变的横截面，来代替这种收缩的形状。
在这里设刀具4.2来代替图4中的刀具4.1，此刀具4.2形式上如一个弹簧并连接着一个刀把18，以及如已经介绍过的那样借助于托环7旋转。
与图1和4中的滚动轴承12不同，滚动轴承12.1直接固定在活塞杆10上，并因此与反压件9一起运动。
其他构件与前面已介绍过的相同，因此不再进一步说明。
图7表示了沿图6中剖切线III的横截面。
图8表示图6的改型，其中动压头齿件36并未与螺杆轴2的端部固定连接，而是与轴37相连，此轴37可移动地装在螺杆轴2中。传扭键38构成了轴37与螺旋轴2之间沿周向的连接，也就是说，它造成动压头齿件36与螺杆轴2同步旋转。相反，传扭键38或相应的槽允许设在轴37中，动压头齿件36可在螺杆轴2中轴向移动。为了保证在由于要求增大通孔8横截面而移动反压件9的时候动压头齿件36或动压头齿35跟着一起移动，因而在螺杆轴2中装有一个压力弹簧39，它用来将动压头齿件36以一定的压力贴靠在反压件9上。
其他构件与迄今所说明的那些相同，因此不再重复介绍。
图9表示通孔8的另一种改型，故用8.3来表示。由此图可见，此通孔沿径向一方面由铣在反压件9上的槽的底面28，另一方面由中间齿环23.3圆柱形内表面20构成。沿反压件9圆周方向看的槽的宽度与迄今所表示的那些槽基本相同。
与上述那些方案相比，这一改型方案的优点是通孔8的结构设计比较简单。
如在图1和4已经说明的，固定在刀把18上的刀具4.3借助于托环7旋转。
其他构件已经有过说明，因此不再赘述。
图10表示图9的一种改型，它在外壳法兰31和中间齿环23.3之间装有一个中间环21和一个支承环22，后者作为揉捏工具6的支承环，因而提供了一个可快速更换的磨损件，并且是可在尺寸和材料方面最为恰当的构件。
正如后面的附图所表示的，中间环21和支承环22可以设在沿螺杆全长的指定位置或选择的位置上，以便可旋转地支承螺杆。
其他构件与图9中所示的相同，故不再重复说明。
图11和11a表示的螺旋挤压机1.1有一个由螺杆轴41和螺旋体43组成的挤压螺杆30，挤压螺杆30支承在外壳42中可以旋转和可被驱动。由图11中看在挤压螺杆30的右端设有一个不接触的然而紧邻的挤压模杆44，借助于一个圆柱形挤压模杆支承臂65将它固定地装在支架32中。用调整螺钉67固定挤压模杆支承壁65。
在其直径例如大于挤压模杆支承臂65 2毫米的支承圆柱66上套有滚动轴承64，此轴承用于安装托盘62，托盘62上牢固地装有刀具4.4的刀把18。
驱动装置(图中未表示)通过传动皮带63使托盘62旋转。在挤压模杆44中设成形通道45，中间块46插入此成形通道45中，以构成成形通道45从挤压模杆44起沿径向向外的边界。
中间块46借助于槽48与外壳42构成有弹性的连接，因而在中间块46径向运动时可以改变成形通道45的横截面。
模壁47作为成形通道46沿圆周方向的边界。
通过刀具4.4的旋转，将以一定速度从成形通道45出口处排出产品模制件，根据规定的刀具转速，切割成预定的长度。
为了能使中间块46沿径向向内运动设一环49，此环49可沿输送螺杆的轴向利用滑动导引在外壳42上移动，借助于一个属于环49的螺纹50，并通过一个与此螺纹50相配的沿轴向固定的相配螺纹环86，当环86旋转  时使环49移动。
为了防止环49转动，使环49借助于一个装入外壳42中的导键51导引。
螺纹环86是螺纹传动机构54的组成部分，螺纹传动机构54包括一个螺纹环支架87，螺纹环86固定在此螺纹环支架87上，而螺纹环支架可旋转地装在滚动轴承53上，滚动轴承53本身则固定在外壳42上。
为了沿轴向固定螺纹环支架87并因而轴向固定螺纹环86，在外壳42上设有一个导环88，在导环88上一方面压靠着滚动轴承53，另一方面贴靠着止档环89，此上档环89用螺钉90与螺纹环支架87相连接。
螺纹环86由传动小齿轮56传动，小齿轮56上设有与螺纹环86的齿91配合工作的齿92。
驱动装置(图中未表示)通过传动轴57使传动小齿轮56旋转。
在成形通道45的模壁47 与插在模壁47之间的中间块46之间形成一个最小的间隙，此间隙基本上阻止产品外出，但允许空气通过。
为了借助于负压有目的地抽出此通过的空气，在从图11中看的环49右端处，装有一个吸气装置60。
密封件61和93用来保证基本上不会通过吸气装置60吸入漏气。
借助于吸气装置60可以控制产品在离开成形通道45后的膨胀效果。
图12表示图11和11a的改型，它在挤压螺杆30和挤压模杆44之间设有一个动压头齿件69，其上设有动压头齿68。此动压头齿有已在前面对图6和7以及8和10所说明的相同的功用。
图12的其他构件与图11和11a的构件相同，故不再赘述，图中也不再画出。
图13表示一个带揉捏工具74的挤压螺杆70，揉捏工具74与上面已介绍的图中的揉捏工具6相同，在揉捏工具74间有空隙75。在这些空隙75中插入固定的揉捏件82，此揉捏件82与杆80或81固定连接，如图13所示，杆可从螺旋外壳中取出。
此外，螺旋外壳由一个从图中看为下半外壳71与一个上半外壳83组成，借助于铰链84将它们可回转地连接起来。
当将杆80装入外壳中时，杆80放在支承面76上，此时，揉捏件82插入空隙78中，此空隙78设在支承件77之间。
类似于杆80，杆81放在一个图中看不到的支承面上，杆81的揉捏件82以同样的方式插入图中未表示的空隙中，以便按类似的方式伸入空隙75中。
揉捏件82可以具有不同的形状和长度，所以可通过更换揉捏件82而获得不同的揉捏效果。
挤压螺杆的揉捏件74以前面已经阐明的方式装在螺杆轴79上，从图中看在螺杆轴79的右端，在螺杆轴79上装有带动压头齿35的动压头齿件36。
由此方案可见，动压头齿并不一定要如图7所示为设有三个齿的结构，而是也可以为任何其他的结构，但是齿应均匀排列。
如同上半外壳63可以翻开那样，前部的上半法兰85可以类似的方式，从前部的下半法兰上取下。
与后部的外壳法兰72相配的上半法兰在图中没有表示。
概念“下”、“上”、“后”及“前”均系指在此图中来看的方向。
图14表示的设备与图10所示相似，但长度加大了，所以还附加地表示了外壳法兰96和97，并表示了从图中看为在左边的外壳3的第二个部分外壳。
外壳法兰96和97用连接螺栓95互相连接在一起。
与支承环22类似地，在法兰96和97中设有一个支承环94，图中表示这种支承环至少可设在外壳法兰的范围内，以便如前面曾提及的，使挤压螺杆具有同样特征地放置着。
与图13中固定式揉捏件82不同，在这里可沿旋转方向的箭头105所示方向旋转的揉捏件98，通过螺纹101装入外壳3中。在此揉捏件98上设有一个旋钮102，用以按旋转方向箭头105所示方向实施转动。
可旋转的揉捏件98上有一个平的揉捏面99和有一个凸出的弯曲揉捏面100，其中，揉捏面99例如也可以是凹入的弯曲面，这可以凭实验确定。
由于揉捏件98可以旋转，所以可以如图14a所示的那样将其调整在任意位置，并由于采用螺纹101，同样可以在规定范围内沿径向103和104移动揉捏件98。
其他的构件与图10或前面诸图所表示的构件相同，因此不再论及，图中也未进一步表示。
采用这种揉捏件98可以在螺旋中获得在较大范围内改变的揉捏效果，尤其是因为这种揉捏件不仅可以设在图14中所表示的螺旋挤压机的部位，而且还可以根据螺旋挤压机的长度，设在其他的一些位置上。
图15表示的同样是可旋转的揉捏件，图中揉捏件仍用标号98来表示，它们的设计类似于图14中的构件，不同之处是旋钮102.1上还有一个指示箭头116，它指向指示标度105。
在此图中，外壳以与图13所示类似的方式分开，但是图中所示是闭合的状态。因此，外壳的构件标以符号“.1”，不同之处是有上部外壳法兰106，在图13中此件没有表示。
旋钮102.1并因而揉捏件98可用手动调节，它们具有如图14所示相同的作用。
图16和16a表示的外壳和外壳法兰，与图15所示的相同，但是可旋转的揉捏件98设有三个旋钮102.2，每个旋钮上配有一个齿圈115，齿圈115与一个齿条108啮合。
齿条108为了沿移动方向107作移动运动而可移动地支承在滑动导引装置109和110中，齿条108的移动运动借助于移动油缸111来实施。移动油缸由一个图中未表示的操纵装置进行操纵(图中未表示)，并借助于支架114与上半外壳83.1固定连接。
属于移动油缸111的活塞杆112与连接件113相连，连接件113则与齿条108固定连接。
图16a中表示了螺杆轴2和揉捏件6的基座。同样也表示了图13中的铰链84。
图17表示调节和操纵上述设备工作的调节和操纵设备117，以便使制出的成品在形状和性质上符合规定值。例如，可以通过改变反压件9的位置来改变成品142的横截面，以及，可以通过改变刀具4的圆周速度来改变产品的长度。此外，螺杆的揉捏效果可通过改变其转速而改变。改变在螺杆中的揉捏效果的另一种可能性是，通过旋转图14、15和16中的旋钮102、102.1和102.2来调整揉捏件98的位置。
此外，可通过调整装置127按规定供入水和/或蒸汽或必要时其他液体，如油、液态油脂或糖密，和通过配料器124按与供入的水和/或蒸汽成一定比例地按规定输入入口产品159(通常是一种混合物)，来改变在螺杆中产品的稠度和在螺杆轴2的转速不变的情况下改变揉捏效果。
此设备因此包括以下由控制器117操纵的元件：
测量反压件9行程的活塞行程测量传感器118；
带有相应调整元件的液压设备119，以便促使和停止由控制器117规定的对反压件9的调整；
用于使刀具4至4.4旋转的转速可变的驱动装置120，它带有转速检测装置121，用来指示驱动装置120的由控制器117给定的转速；
带有转速检测装置123的转速可变的驱动装置122用于驱动螺杆轴2，转速检测装置123用来指示由控制器117规定的驱动装置122的转速。
此外，控制器117有一个额定值入口(图上未表示)，以便预先给定驱动装置122的驱动功率，并对此进行监控，以及在发生偏差时予以纠正。
带有活塞行程检测装置和相应调整元件的另一个活塞行程测量传感器和一个液压装置129，用来操纵图16和16a中移动油缸111，以便促使和停止由控制器117规定的对活塞112的调整。
调整装置127控制由控制器117规定的向螺旋挤压机1或配料器124中供入蒸汽和/或水或上述其他液体。
配料器124对供入螺旋挤压机1中的产品量(公斤/小时)进行计量。配料器124由一个同样与控制器117连接的转速可变的驱动装置125来驱动，驱动装置125带有转速检测装置135，此转速检测装置135用来保持控制器规定的驱动装置的转速。
此外，控制器上设有其数量为象征性的指示器128，用于显示产品温度和产品中的压力，螺杆消耗的功率，螺杆转速，借助于配料器124的转速供入的产品量(公斤/小时)，供入的蒸汽和/或水量(公斤/小时)以及它们的温度，反压件9的油缸活塞组件的活塞位置，以及调整揉捏件用的油缸活塞组件的活塞112的位置，指示器128还显示出驱动刀具4的驱动装置120的转速。此外，螺旋挤压机还配有从外部加热或冷却在螺旋挤压机1内部的产品物质的装置。这些装置可以是现有已知的固定在表面上可控制或可调整的加热或冷却元件149(为了简化起见图上仅用一个方块表示)，它们同样可由调节和操纵设备117控制或调整，并影响在螺旋挤压机1中进行加工的物质的稠度、揉捏效果、在待加工产品中碳水化合物的胶凝程度或蛋白质的凝结程度。
同样，与指示器128组合在一起的调整装置可以调节以下参数：
加热或冷却装置149的温度；
驱动螺杆轴2的驱动装置122消耗功率的额定值被控制在一个公差范围之内；螺杆轴2的转速；
配料器124的驱动装置125转速以及产量(公斤/小时)；
向配料器124和/或螺旋挤压机1中供入的蒸汽和/或水的量或上述其他液体的量；
反压件9的位置；
直接或通过调节活塞112进行控制的揉捏件98的位置，以及
刀具4的圆周速度。
按照图18所示的方法，一方面在工作过程中测量下列过程参数：
螺旋挤压机中的温度和压力；
螺杆轴的转速；
加工产品的供入量(公斤/小时)；
揉捏件98的位置；
反压件9的轴向位置(以便监控成品142的形状)；
以及刀具驱动装置120的转速(以便监控刀具的圆周速度，并因而监控成品的长度)。
另一方面在实验室中测量产品的硬度、强度、形状、湿度和温度，并按实验确定的取决于成品所需性质的调节方案来控制螺旋挤压机1。
由控制器117进行控制并影响上述所测得的产品性能的控制参数，包括蒸汽量和蒸汽温度和/或水量和水温、螺杆轴转速、揉捏件种类和/或位置、反压件9的位置、刀具4的圆周速度、以及供入的要加工的产品量(公斤/小时)。
在过程的开始阶段，要预先规定一个按实验确定的调节方案，对产品进行初加工，按上式方法对过程进行测量，并在必要时通过改变过程中的控制参数对过程进行修正。
图19表示了固定在托环7.1上的刀具4.4驱动装置的一种方案，刀具4.4支靠在从图19中看为外壳法兰31.1右面的一个外壳3圆柱形外壳凸台134上，并借助于滚动轴承12.2和12.3可以旋转。轴承12.2和12.3固定地套在外壳凸台134上。刀具4.4将从通孔出来的材料切割成称之为所谓六方体的成品142。
托环7.1的驱动借助于三角皮带19来实现，它将固定在外壳法兰凸肩31.2上转速可变的电机120的功率传递给托环7.1。
活塞油缸组件11固定在支架法兰133上，后者通过连接杆27和螺栓34与外壳法兰31.1连接，支架法兰133的这种例子构成了一种前述所有与此同类的不再特别说明的支架法兰的例子。
其他的用已有的符号表示的构件与前面已作说明的相同。
图20表示图19所示头部的一种改型，在这里反压件9.4设计成碗形，并设有穿透碗壁147的成形孔143，它们沿圆周分布，被揉捏工具6所输送的产品物质从成形孔挤出，并用旋转的刀具4.5将其切割成规定长度的粒状物。如由图20所示，成形孔143最好以角度α倾斜排列，但也可以沿径向设置。
一方面通过反压件9.4沿方向F.1和F.2的运动，另一方面通过反压件9.4以其碗壁147伸入圆柱形内表面20.2中，便可以或多或少地打开成形孔143。此外，还可将反压件9全部从圆柱形内表面抽出，所以产品物质可以自由流出，以便在发生故障时防止物质在螺旋中堵塞。
反压件用螺纹144固定在活塞杆中，因此可易于更换。
碗状的反压件9.4被圆柱形内表面20.1紧密导引，所以产品物质不可能沿此表面向外流出。
图21表示图20的改型，在这里成形孔143.1制在圆柱形外壳凸台134.2上，反压件9.5设计成活塞状并在外壳凸台134.2的圆柱形内表面20.2中紧密导引，所以产品物质不可能沿此内表面20.2流出。在这里，成形孔143.1最好也以α角倾斜排列，但也可以沿径向设置。
通过反压件9.5沿方向F.1和F.2运动，可以或多或少地打开成形孔143.1。
沿轴线方向看，成形孔143.1可排列成行，不过也可以设计成其他任何结构，这也适用于图20的成形孔143。
图20和21中其余那些用已知的符号表示的构件与前面已介绍的相同。
为应用直到现在所介绍的设备，采用通过调节和操纵设备117实施的下列控制方案：
1.为应用具有图1至12和19至21所示的头部的螺旋挤压机，有一个所谓“压力测量控制器”的工作情况如下：
反压件9的压力油缸11中供入一个与所需要的成品有关并按实验确定的液压，所以在螺旋挤压机中建立了一个适当的工作压力，并由此得到成品的相应的横截面。上面所述的这一压力由控制器检测并保持在一个公差范围之内。
通过保持下列预定的工作参数，实现对此压力的调整：
输入产品的混合和数量(公斤/小时)、按与上述产品量规定的比例在给定温度下的蒸汽和/或水量、揉捏件(如果有的话)的定位、螺杆轴的转速、刀具的圆周速度、用温度传感器16测得的产品物质达到的温度、以及所达到的螺杆轴驱动装置规定的电机功率。
若由于某种原因应当改变螺旋挤压机中的压力，而此时将使反压件的位置处于规定的压力公差范围之外时，在压力油缸11中的压力自动地通过控制器减小，使反压件在报警的情况下回移到能使产品持续地自由排出的程度，从而防止螺杆的堵塞或生产出一种根本不可用的最终产物。
2.为了应用具有同样头部的相同的螺旋挤压机，有一个上述控制器中所提到的所谓“行程测量控制器”，它工作在作为前提条件的同样的工作参数下，当然，这里还附加地借助于压力传感器17，测量在螺旋挤压机中的压力，以便在螺旋挤压机中达到预定的由温度传感器16测得的温度时，向反压件6的压力油缸11供入一个与所需成品有关并按实验确定的液压，所以在螺旋挤压机中建立了一个适当的工作压力和将油缸11的活塞并因而反压件9调整到规定位置(亦称行程)。此行程可借助于行程测量传感器118(亦称位置测量装置)测出。
如前所述，在此行程公差范围之外，产品持续地自由排出。
因此，调整了成品规定的横截面。此横截面(与反压件9的位置相对应)借助于活塞行程测量传感器118，由控制器保持在预定的公差范围内。
3.第三个可能的控制器是，通过某种装置，例如可调整的夹紧件(图中未表示)，将油缸11的活塞并因而反压件9的位置，在工作中锁定，以便能使成品有绝对恒定的横截面。满足这样的有关横截面的前提条件需要一个控制器，要改变的参数，例如输入的产品量159、在配料器124和/或直接在螺旋挤压机1中供入的水和/或蒸汽量、通过加热元件149产生的附加热量、揉捏件98的位置、螺杆轴2的转速、螺杆中的温度和/或压力等均在控制器中显示出来，而所需要的产品，通过按“逐步逼近”原理手动调节地，或借助于一种由实验确定的和统计学的数据处理方案自动控制或调整地加以制造，在后一种情况下还可加以修正，亦即必须影响此方案，以便在偏离相应的产品额定值时能够适应。此外，下面所述作为对图17已作说明的补充：
1.已经说过，图17中指示器128的数量仅仅是象征性的，应该理解为对于所有前面提到的为设备的控制所必须的参数，均应设指示器。
2.对所有前面提到的为设备的控制所必须的参数，控制器有图中未表示的操纵元件，控制器的指令通过控制线路160发送至被操纵的元件，例如控制配料器124或螺杆或螺杆轴2或刀具4的转速；或控制液压操纵设备119或129，以操纵反压件9或活塞杆112的位置，以及在给定温度下通过调整装置127控制水量和/或蒸汽量。同样，还设有一些信号线161，以便例如进一步将螺杆轴2或配料器124或刀具4的驱动装置转速信号和活塞行程测量传感器118和活塞行程测量操纵设备119或129的行程信号，以及温度传感器16的温度信号或压力传感器12的压力信号传递到调节和操纵设备112。最后，设有一些管道162，以便将水或蒸汽输入配料器124和螺杆1中，或将液压介质经液压操纵设备129或119输入移动油缸111或11，或将液压介质从上述油缸111或11中放出(图中未表示)。同样还设有一条传递线路163，以便将刀具驱动装置的扭矩传递
给刀具4。
图22补充说明上述第三种可能的控制器，其中，产品借助于一个实验确定的和统计学数据处理的方案，自动控制或自动调节地制造，在这里对这样制出的产品附加地进行联机(在线)监控。
这种联机监控首先包括有关温度、油脂含量、胶凝度、蛋白质含量以及必要时还有有关原材料成分的质量控制，后者作为对输入配料器中的入口产品159的控制。
这样一种质量控制设备由本申请人制造，并在市场上有售，其商标名为NIRVIS。在此方法中涉及借助于光谱分析快速测定粒状材料，光谱分析在“近红外线”(NIR)的800nm至2500nm之间的波长范围内。
大约每一分钟可控制一个批量(有时也称“份”)以便将结果输入控制器117，并在必要时实施前面曾提及的对方案的修正。此质量控制设备包括一个NIRVIS控制仪165，为了简化起见在图中仅用一个象征性的图形表示。此仪器通过信号线161得到一个NIRVIS测量头166的信号，此测量头插入产品中，并在规定的时间检测产品。
同样插入产品中的温度探头168将产品的温度输入控制仪165，所以可以进行与温度有关的数据处理。要检测的产品借助于一个管道转接器179从成品流142中分出并经输入管道162引入收集器177中。管道转接器179由一个控制器117.1操纵的驱动装置184驱动。
在充满时用封闭闸门172关闭收集器177，装满状态传感器167通过信号线161将收集器177的装满状态一方面传给控制器117.1，它使管道转接器179置于“通过”位置，另一方面此装满状态信号输入NIRVIS控制仪165，所以在收集器装满时可以进行测量。
在NIRVIS控制仪165将结果进一步传给控制器117.1之后，此控制器通过控制线路160给予控制阀169一个指令，所以，来自压力空气源170的压力空气可经管道161送入气缸171，以便拉回封闭闸门172，并将产品导入收集漏斗173，其中的主要部分放在配料输送带174上，此输送带借助驱动装置175持续运行，而产品从收集漏斗经产品传送装置176重新送入连续流动的成品142中。驱动装置175由控制器117.1通过控制线路160加以控制。
另一个质量控制设备152用于控制产品的耐磨强度，它由一个在欧洲专利0040406B1中图8所表示和说明的设备构成。因此，此专利文件作为本申请的不可缺少的部分，至少涉及其原理和主要构件，后面还要说明某些附加部分和与之不同的地方。尽管如此，还要借助于在本申请中表示的图简短说明此设备的功能。
如对前述采用NIRVIS方法的质量控制设备所说明的那样，在这里也以成批的方式控制产品。为此目的，管道转接器183借助于一个经控制线路160从控制器117.1得到并进一步传给驱动装置184的指令，在规定的时刻(输入控制器117.1)转换，所以产品经管道162供入收集漏斗187。在这一时刻，转换闸板186调整为使产品可通过进料管191从图中看为向下导引，直至产品到达沿整个输送管道189横截面设置的筛网188上。闸板186的调节由控制仪185进行，控制仪185与管道转接器183在同一时刻经由控制线路160得到用于转换闸板的指令。
借助于另一条控制线路160控制仪185接通输送空气的鼓风机193，它使产品从筛网188升起，并在一个控制仪185规定的时间内，可按图中所示的循环(见管道181和191和漏斗187中的箭头)经收集漏斗187流动，所以产品压在缓冲柱上，缓冲柱在管道189中(图中没有表示)，在这种循环时可产生磨损。通过鼓风机193的第一级速度实现这一循环，这一级速度可使管道189中的空气速度足够大，以便输送全部产品。向鼓风机供入空气用194表示，从收集漏斗187排出空气用190表示，也就是说，循环只涉及产品，但不涉及空气。
在规定时间后，控制仪185将鼓风机置于第二级转速，它使转速或在输送管道189中的空气速度降低到不再带动粗大成分，它们停留不动，而仅将细小的成分(磨损)输送到漏斗187中。与此同时，还调整闸板186，使得已到达收集漏斗187中的细小成分通过排出管道192导引到带秤195上，以便在此带秤上称出重量，得到的结果经信号线161传给控制器117.1。
带秤将产品导入一个混合漏斗206，并因而回到成品142的运行中。
还应提及，在进料管191中还设有旋转闸门207，以防止输送空气不是进入管道189，而会经过进料管191到收集漏斗187中去。此旋转闸门207同样由控制仪185控制(但在这里为了简化在图中没有表示)，只要转换闸板186被调整为使产品循环时它便旋转。
图22A表示图22的改型，此时收集器177.1上设有孔板180，冷却空气181可通过它进入在收集器177.1中的产品流中，冷却空气181本身被具有驱动电机182的冷却空气鼓风机抽吸，并重新排入大气中。鼓风机182的电机由NIRVIS控制仪165通过控制线路160接通或关闭。产品输入管178引导管道162中的产品通过冷却空气通道，使之可在收集器177.1中不受损害地聚集。
其他具有相同功能的构件有同样的符号，在这里不再介绍。
图23的设备表示了对图22设备的一种改型，此时，在质量控制设备141和152之间设有立方体挤压机197。产品经管道转接器179并通过管道转接器198之后到达立方体挤压机197的进口208，经立方体挤压机处理后重新在出口209处排出。
这种立方体挤压机是已知的，并由发明人在世界范围按不同尺寸以商品名为“KUBEX”进行销售，所以为了简化而不再进一步介绍。应该理解，此立方体挤压机197的生产能力与螺旋挤压机1的生产能力是匹配的。
借助于管道转接器198可以绕过此立方体挤压机197，为此，调节和操纵设备117.1发出一个操纵指令，它经控制线路160到达管道转接器198的驱动装置184，所以产品可经旁通管199在立方体挤压机197之后重新进入产品流中。
在反压件9处离开螺旋挤压机1的产品用相应的箭头表示，在这种情况下，在立方体挤压机197之后的成品用142表示。这一点不仅适用于图23，而且也适用于已经介绍过的图22以及将要介绍的图24和25。
为了检验从螺旋挤压机1排出的产品，如已经结合图22所阐明的那样转换管道转接器179，经检测的产品如已在图22中说明的那样再到成品142中。
质量控制设备141的功能与图22中所介绍的一样，这里也可以选用图22A所示的方案。
产品在立方体挤压机197之后按预定的时间间隔由质量控制设备152进行检验，它的功能与已在图22中所介绍的也是相同的。
质量控制设备141以及质量控制设备152的职能是可以选择的，其中，对于质量控制设备141而言，装满状态传感器167给出的是容量，而对于质量控制设备152而言，如前面已提到的，调节和操纵设备117.2的时间继电器给出的是转换管道转接器183的节拍。
图24的设备表示对图23设备的改型，此时，立方体挤压机197连同旁通管199，均设在质量控制设备141和152之前。
立方体挤压机197以及质量控制设备141和152本身的转换作用，与对图23中相应部分所作的说明相同，所以为了简化起见不再重复。
图25中所采用的检测湿度、油脂含量、胶凝度、蛋白质含量以及必要时粗产品的成分等的质量控制设备，与图22至24中所介绍的不同，它所采用的不是一种所谓的NIRVIS设备，而是商品名为NIRDAS的同样由申请人在世界范围销售的设备。
其差别在于，借助于NIRDAS质量控制设备141.1和/或141.2，产品可直接在主产品流中在线测量。
因此，从螺旋挤压机1排出的产品到达贯通式容器200，产品在此容器中一直堆积到一个装在贯通式容器200上的水平测量仪201处，与此水平测量仪连接的一个控制器202，通过控制线路160接通设在贯通式容器200后面的配料输送带驱动装置204，使之以第一速度运行。配料输送带的第一速度选择为能使在贯通式容器200内的产品继续升高，直至到达水平测量仪201.1，它所在的位置高于水平测量仪201，之后，控制器202根据水平测量仪201.1的信号，可驱使配料输送带203以第二速度运行，这一运行速度可使在贯通式容器200中的产品水平重新下降到水平测量仪201处，然后控制器202重新接通配料输送带203较慢的第一速度。以此方式可在贯通式容器200中维持一个填充度，这一填充度对于NIRDAS控制设备通过测量头166.1进行正确测量是必需的。
附加地还设有温度传感器168.1和测量头166.1，温度传感器168.1将其信号通过信号线161传递给NIRDAS控制设备165.1。
NIRDAS控制设备165.1将所得的结果，经信号线161传给调节和操纵设备117.4，在至少上面已经提到的那些产品参数，如湿度、油脂含量、胶凝度、蛋白质含量和必要时还有粗产品的成分等，偏离预定的额定值时，此调节和操纵设备117.4或发出警报信号，或实施在这种情况下预定的对配方的修改。给定一个对额定值的公差带，上述修改应在此公差带范围内进行。
配料输送带203将产品进一步输往一个已阐述过的立方体挤压机197，如对图24所说明的那样，可通过管道转接器198和旁通管199绕过立方体挤压机。
在此方案中，在立方体挤压机197之后有第二个质量控制设备，它属于用141.1所表示的类型，但在这里它用141.2表示。
其整个测量方法和为此所需的全部构件，与对于质量控制设备141.1已作的说明相同，所以这里不再叙述。
但借助于用虚线表示的信号线163表示了一种可能性，即在立方体挤压机前以及在立方体挤压机后的质量检测，通过唯一的一台NIRDAS控制设备选择进行，所以，这两个结果交替地与已输入控制器117.4中的额定值作比较，并改变在立方体挤压机中作为过程参数的已知滚轮和已知环形模之间的距离。同样还存在着对图23和24所述设备也适用的可能性，即立方体挤压机驱动装置消耗的功率，利用信号线161(图中只表示了一部分)传给调节和操纵设备117.4，以便结合上述距离一起作为过程参数使用。
调整上述滚轮与环形模之间距离的可能性及类型已在公开号为231764和371519的欧洲专利申请中表示和说明，并构成了本申请不可缺少的部分，所以不再进一步说明。
有关利用信号线161将电机功率作为过程参数反馈的做法，当然也适用于图23和24所示之设备。
可仅用一台控制设备165.1来代替上述的交替测量；在此图中由立方体挤压机197输出的产品，如同在图24设备中那样，同样可以借助于质量控制设备141.2来监控，其中，为实施质量控制设备141.1的监控所提到的构件是一样的，所以不再重复说明。
从第二个测量装置的配料输送带203输出的产品，按已对图23和24说明的方式，借助于质量控制设备152来控制，相应的结果以相同的方式输入控制器117.4。
控制器117至117.4最好有一台计算机，以便对有关的配方进行曾提到过的修改，以便根据全部测量结果和适当调整的参数，得到最佳的成品142。
至少下列特性
-湿度
-胶凝度
-油脂含量
-蛋白质含量之一的在线测量，原则上可考虑在螺旋挤压机后，或在立方体挤压机后；或在螺旋挤压机后以及立方体挤压机之后。
这同样适用于耐磨强度的在线测量，亦就是说，在线测量装置或设在螺旋挤压机前，或设在立方体挤压机后；或设在螺旋挤压机后以及立方体挤压机后。此外，还存在着这种可能性，即对于下列特性
-湿度
-胶凝度
-油脂含量
-蛋白质含量之一的在线测量装置，可以设在耐磨强度的在线测量装置之前或之后。
                     图例1      螺旋挤压机/膨胀器    2         螺杆轴3      外壳                 4至4.5    刀具5      孔                   6         揉捏工具7      托环                 8至8.3    通孔9至9.5 反压件               10，10.1  活塞杆11     活塞-油缸组件        12，12.1  滚动轴承13     支架                 14        调整螺钉15     空腔                 16        温度传感器17     压力传感器           18        刀把19     三角皮带             20至20.2  圆柱形内表面21     中间环               22        支承环23至23.3  中间齿环          24至24.2  中间齿25和25.1  槽壁              26至26.2  齿26a    可更换的齿           27        连接杆28     槽的底面             29        固定板30     挤压螺杆             31        外壳法兰32     支架                 33        可拆式组件34和34.1  螺栓              35        动压头齿36     动压头齿件           37        轴38     传扭键               39        压力弹簧40     孔                   41        螺杆铀42     外壳                 43        螺旋体44     挤压模杆             45        成形通道46     中间块                  47        模壁48     槽                      49        环50     环的螺纹                51        导键52     外壳外壁                53        滚动轴承54     螺纹传动机构            55        相配螺纹56     传动小齿轮              57        传动轴58     内导引面                59        外导引面60     吸气装置                61        密封件62     托盘                    63        传动皮带64     滚动轴承                65        挤压模杆支承臂66     支承圆柱                67        调整螺钉68     动压头齿                69        动压头齿件70     挤压螺杆                71和71.1  下半外壳72和72.1  下部外壳法兰         73        前部的下外壳法兰74     揉捏工具                75        空隙76     支承面                  77        支承件78     空隙                    79        螺杆轴80和81    杆                   82        揉捏件83和83.1  上半外壳             84        铰链85和85.1  前部的上半法兰       86        相配螺纹环87     螺纹环支架              88        导环89     止档环                  90        螺钉91和92     齿                  93        密封件94     支承环                  95        连接螺栓96和97  外壳相配法兰              98          可旋转的揉捏件99     平的揉捏面                 100         外凸揉捏面101    螺纹                       102至102.2  旋钮103和104  移动方向                105         指示标度106    上部外壳法兰               107         移动方向108    齿条                       109和110    滑动导引装置111    移动油缸                   112         活塞杆113    连接件                     114         支架115    齿圈                       116         指示箭头117至117.4  调节和操纵设备        118         活塞行程测量传感器119    液压操纵设备               120         刀具驱动装置121    转速检测装置               122         螺杆的驱动装置123    转速检测装置               124         配料器125    配料器的驱动装置           126         转速检测装置127    蒸汽或水的调整装置         128         指示器129    液压操纵设备               130         电机小齿轮131    驱动电机                   132         电机轴133    11的支架法兰               134至134.2  圆柱形外壳凸台135    转速检测装置               136         料容器137    配料器                     138    转速控制装置139    用于137的可变转速驱动装置  140    转速传感器141、141.1、141.2  湿度、胶凝度、 142    成品
   油脂含量和蛋白质含量的
   质量控制设备143、143.1  成形孔             144         螺纹145     内螺纹                 146         带螺纹的凸肩147     碗壁                   149         加热元件150、151  旁通                 152  有关磨损的质量控制设备153     旁通                   154         旁通阀155     旁通                   156         立方体挤压机157     电机功率信号           158         驱动电机159     入口产品               160         控制线路161     信号线                 162         管道163     传递线路               164         活塞行程测量传感器165     NIRVIS控制仪           165.1       NIRDAS控制设备166     NIRVIS测量头           166.1       NIRDAS测量头167     装满状态传感器         168、168.1  温度传感器169     控制阀                 170         压力空气源171     气缸活塞组件           172         封闭闸门173     收集漏斗               174         配料输送带175     174的驱动装置          176         产品传送装置177     收集器                 178         产品输入管179     管道转接器             180         孔板181     冷却空气               182         带驱动电机的冷
                                       却空气鼓风机183     管道转接器             184         管道转接器183、289
                                       和198的驱动装置185     控制仪                 186         转换闸板187    收集漏斗            188    筛网189    输送管道            190    排出空气191    进料管              192    排出管道193    输送空气的鼓风机    194    供入空气195    带秤                196    收集漏斗197    立方体挤压机        198    管道转接器199    旁通管              200    贯通式容器201、201.1  水平测量仪     202    控制器203    配料输送带          204    203的驱动装置205    闸轮                206    混合漏斗207    旋转闸门            208    197的入口209    出口

Claims (36)

1.控制经揉捏和模压后的饲料质量的方法，其特征为：至少测量成品的下列特性之一，并根据在规定的额定值范围之外的偏差，改变至少一个制造饲料的设备上的调节参数，直至所述之特性处于额定值范围内，所述之特性为：
产品的湿度，
淀粉的胶凝度，
蛋白质含量，
油脂含量，
成品的耐磨强度。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征为：上述特性的测量在实验室内进行。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征为：上述特性的测量在线和自动地在制造饲料的设备的接线中进行。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征为：调节参数的改变按“逐步逼近”原理，在指示调节参数的情况下，通过手动改变来进行
5.按照权利要求1所述的方法，其特征为：调节参数的改变按照实验确定的和统计学数据处理的方案自动地进行。
6.按照权利要求1所述的方法，其特征为：设备是一种还可称为膨胀器的螺旋挤压机，调节参数至少是下列调节可能性之一：
-入口产品量(公斤/小时)的调整；
-螺杆轴的转速；
-供给螺旋挤压机和/或入口产品供入设备的具有规定温度的水
 和/或蒸汽量；
-可从外部进行调整的揉捏件的调整；
-用于加热在螺旋挤压机中的产品并与产品的摩擦无关的热量的
 调整；
-产品横截面的调整；以及
-产品长度的调整。
7.按照权利要求6所述的方法，其特征为：设备除了螺旋挤压机外还包括一台六方体挤压机，六方体挤压机上的附加调节参数是滚轮和模具间的距离。
8.按照权利要求3所述的方法，其特征为：至少下列所述特性之一的测量是用在远红外区内的波长用光电法进行，特性包括：
-产品的湿度
-油脂含量
-淀粉的胶凝度
-蛋白质含量。
9.按照权利要求8所述的方法，其特征为：测量在分支部分和/或在线用连续法进行。
10.按照权利要求3所述的方法，其特征为：耐磨强度的测量借助于磨损机进行。
11.按照权利要求10所述的方法，其特征为：测量在分支部分和/或在线用连续法进行。
12.按照权利要求9所述的方法，其特征为：要测量的产品被冷却。
13.实施按照至少前述权利要求之一所述方法的螺旋挤压机，它有一个在外壳中可被驱动旋转地安装着的揉捏和挤压螺杆；和有一个与之连接的挤压头，饲料在挤压头中被挤压成预定的形状，
-有一个反压件和
-有一个与外壳连接，沿轴向看至少局部围绕着反压件的环形件，
-为了产品的横截面模塑成型，反压件和/或环形件具有有规定
 形状的成形通道，此外还设有改变饲料长度的装置，
 其特征为：还设置使产品的状态和/或特性与规定值相符合的
 装置。
14.按照权利要求1所述的螺旋挤压机，其特征为：涉及至少下列特性之一：
-产品的密度
-产品的均匀性
-产品的温度
-产品的胶凝度。
15.按照前述请权利要求之一所述的螺旋挤压机，其特征为：这些装置影响在螺旋挤压机中产品的揉捏效果。
16.按照前述诸权利要求之一所述的螺旋挤压机，其特征为：这些装置还具有附加固定设在环形件上的中间件，它们可以插入反压件的成形通道中，并与成形通道一起构成产品的横截面，以及，反压件可以轴向移动，以改变此横截面。
17.按照前述诸权利要求之一所述的螺旋挤压机，其特征为：这些装置是一些附加的中间件，它们插入反压件的成形通道中，并与成形通道一起构成产品的横截面，为了改变此横截面，中间件弹性地设在环形件上，中间件通过另一个装置可向内运动，并可通过弹性的特性，自动地重新向外运动。
18.按照权利要求17所述的螺旋挤压机，其特征为：用于使中间件沿径向运动的另一个装置一方面是在中间件上的斜面，另一方面是一个沿揉捏和挤压螺杆的轴向可在此斜面上运动的环，此环设计为当其轴向移动时，使中间件沿径向向内运动。
19.按照权利要求18所述的螺旋挤压机，其特征为：可运动的环可由电机推移。
20.按照权利要求13所述的螺旋挤压机，其特征为：在成形通道出口，设有使成形通道  处于负压下的装置。
21.按照权利要求13所述的螺旋挤压机，其特征为：改变饲料长度的装置是一个在成形通道出口端处通过的刀具。
22.按照权利要求21所述的螺旋挤压机，其特征为：设有另一个装置，用以与螺杆转速无关地驱动此刀具。
23.按照权利要求13至15之一所述的螺旋挤压机，其特征为：此装置是装在外壳上可更换的揉捏件，它们插入螺旋体的空档中。
24.按照权利要求23所述的螺旋挤压机，其特征为：揉捏件固定地和/或可调整地设置。
25.按照权利要求24所述的螺旋挤压机，其特征为：揉捏件沿螺旋挤压机径向看具有不对称的横截面。
26.按照权利要求23所述的螺旋挤压机，其特征为：为了更换揉捏件，外壳是可以打开的。
27.按照权利要求24所述的螺旋挤压机，其特征为：揉捏件可旋转和可驱动。
28.按照权利要求13所述的螺旋挤压机，其特征为：螺旋挤压机至少有一个支承环，它至少在螺杆轴朝向挤压模杆的那一端，附加地可旋转地支承着螺杆轴。
29.实施按照至少前述诸权利要求之一所述方法和使用至少按照前述诸权利要求之一所述螺旋挤压机的设备，其特征为：设有一个调节和操纵设备，借助于此设备至少控制螺旋挤压机中的下列功能之一，并最好还在调节和操纵设备上显示出来：
-螺杆轴的转速，
-控制向螺旋挤压机输入产品量的配料器转速，
-在规定温度下配料器和/或螺旋挤压机中的水量和/或蒸汽量，
-在调整揉捏工具用的移动油缸中压力的控制，
-调整螺旋挤压机中产品温度用的加热元件的温度控制，
-移动反压件以保持规定压力的活塞油缸组件中的压力的控制，
-保持反压件位置用的上述活塞油缸组件中活塞行程的控制，
-刀具圆周速度的控制，以生产具有规定长度的成品。
30.按照权利要求29所述的设备，其特征为：附加地设有一个可绕行的立方体挤压机，在立方体挤压机中滚轮和模具之间的距离是可调的，而且所消耗的功率最好是可测量的。
31.按照权利要求29和/或30所述的设备，其特征为：附加地设置一个最好可绕行的测量装置，用于部分地和/或连续地在线测量下列成品特性的至少一项：
-湿度
-胶凝度
-油脂含量
-蛋白质含量
-耐磨强度。
32.按照权利要求29至31之一所述的设备，其特征为：用于下列特征：
-湿度
-胶凝度
-油脂含量
-蛋白质含量中至少一项的在线测量装置，或设在螺旋挤压机之后，或设在立方体挤压机之后；或设在螺旋挤压机之后以及设在立方体挤压机之后。
33.按照权利要求29至31之一所述的设备，其特征为：用于耐磨强度的在线测量装置或设在螺旋挤压机之后，或设在立方体挤压机之后，或设在螺旋挤压机之后以及设在立方体挤压机之后。
34.按照权利要求29至33之一所述的设备，其特征为：用于下列特征：
-湿度
-胶凝度
-油脂含量
-蛋白质含量之一的在线测量装置，设在耐磨强度的在线测量装置之前或之后。
35.按照前述诸权利要求之一所述的设备，其特征为：全部测量功能都是可以绕过的。
36.按照前述诸权利要求中至少一项所述的设备，其特征为：调节和操纵设备至少包含一台计算机，它一方面储存配方，并可根据保证产品质量的额定值范围实施此配方，另一方面根据在线测量确定了对额定值的偏离时改变配方。
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