TWI468112B - 高容量擠壓模具組件 - Google Patents

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Joseph P Kearns
Galen J Rokey
Philip B Wiltz
Anthony L Bruning
Lafe N Bailey
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Wenger Mfg
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Description

高容量擠壓模具組件
本發明大體上有關用於與單一或成雙的擠壓機一起使用之改善、高容量模具組件。更特別地是，本發明係有關此等模具組件、包括該等模具組件之擠壓機、及對應之方法，其中該等模具組件較佳地是包括一具有漸進地分叉搪孔之管狀區段、一亦在該管狀區段內漸進地分叉的可軸向地旋轉之導程螺桿區段、及一與該頭部及螺桿區段有關之模具單元。管狀及螺桿區段之分叉結構允許較大面積模具之使用，該等模具在其中具有一較大數目之模具開口，以如此增加擠壓速率。
可吃的產品、諸如人類食品及動物飼料之擠壓處理長期以來已被實現及係一高度開發之技藝。大致言之，該單一或成雙的螺桿變化性之食物擠壓機被採用，並具有修長、管狀筒體，該筒體鄰接其一端部設有輸入裝置，且在該出口設有限制孔口模具；及在該筒體內的一或二螺旋狀導程、可旋轉之螺桿。於很多情況中，蒸汽於處理期間被注射進入該筒體。一孔口模板係與該筒體之出口端部可運轉地耦接，以便當該產品由該擠壓機顯現時形成該產品。視所選擇之擠壓條件而定，該等最後之產品可被完全或局部地蒸煮，且能具有不定程度之膨脹。
很多商業擠壓機被設計成具有收縮端子之螺桿區段， 其有時候被稱為“牙輪錐頂(cone nose)”區段。這些螺桿區段被安置在一互補之收縮筒體區段內。這些收縮擠壓機端部組件被提供，以便剛好在該最後擠壓模具之上游增加該擠壓機內之壓力及剪力條件。這些設計之典型範例係在美國專利第4,118,164號(單一螺桿)及第4,875,847號(成雙螺桿)中發現。
參考圖18，傳統先前技藝之食物擠壓組件大致上係由一串聯地互連之預調節器10及擠壓機11所組成，該擠壓機11具有終止在一限制孔口模具13之多數區段筒體12，及一或二內部、螺旋狀導程、可軸向地旋轉之螺桿14。該螺桿14包括一修長之中心軸桿15，且沿著該軸桿之長度設有螺旋狀梯級段16。於很多案例中，該端子頭部及螺桿區段17及18係為收縮、截頭圓錐形設計，以便剛好在模具13之上游增加該筒體內的壓力及剪力條件。
在操作中，一可吃的材料(通常為包括各種數量之蛋白質、澱粉及脂肪的成分之混合物)被餵入預調節器12，在此其係最初藉由加入蒸汽及/或水而增加濕度，且被加熱至局部地蒸煮該材料。該預先處理之材料係接著被傳送至該擠壓機11，在此該轉動螺桿14之動作具有運送該材料朝向及經過模具13之作用。於此運送期間，該材料係遭受增加之溫度位準、壓力及剪力，以便將該材料蒸煮至該想要之程度。當該材料由該模具13顯現時，其係形成為一最後之產品，並由於濕氣自該材料閃蒸出之結果可遭受膨脹。膨脹之程度係一控制下之現象，且被賦予至該筒體12內之材 料的能量之數量及該最後模具13之幾何形狀所影響。
這些食物擠壓機系統已被使用達數十年，以生產一寬廣變化性之人類食品及動物飼料。然而，其已被發現該端子筒體及螺桿區段17及18之截頭圓錐形端部組構可限制能以此等擠壓組件做得成之生產率。特別地是，由於該端子筒體及螺桿區段收縮之事實，該模具13必定具有一減少之表面積，且因此可在其中僅只具有某一數目之限制模具開口。更確切地是，用於一些產品、諸如小直徑或微小水生的餵料，可用之模具開口的數目上之限制係生產率中之限制因素。
譬如，使用一用於微小水生的餵料之生產的典型之威格(Wenger)型號X165單一螺桿擠壓機具有高達2毫米之直徑，該最大生產量係大約每小時1-1.5公噸，且此生產率限制係可歸因於僅只少數模具孔洞之存在。
其他傳統之擠壓機設計被揭示在美國專利第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號；日本專利第JP 55013147號；非專利文獻：擠壓機性能上之模具尺寸的效果；Sokhey A S；Ali Y；Hanna M A；Foodline；該擠壓機中之擠壓速率、溫度、及壓力及麵團品質上之擠壓條件的影響；Abecassis,J；Abbou.R；Food Sei.& Tech.Abs；及筒體閥組件：於成雙螺桿擠壓機中之滯留時間分佈及流動型式的影響；Liang,M.,Hsieh,F；AGRICOLA。
本發明克服在上面所概述之問題，且提供高容量擠壓模具組件供與單一或成雙的螺桿擠壓機一起使用。大致言之，該等模具組件包括一修長的管狀區段，其具有一軸向長度、一較小直徑之入口端部及一較大直徑之出口端部，於一由該入口端部朝向該出口端部之方向中，設有在一由大約1-11度(更佳地是由大約1.5-7度，且最佳地是由大約2-4度)的角度漸進地分叉之內部搪孔。一修長、可軸向地旋轉之螺桿區段係坐落在該管狀區段內，且具有一軸向螺桿長度，並設有一最接近至該管狀區段入口端部之較小直徑入口端部、與一最接近至該管狀區段出口端部之較大直徑出口端部。該螺桿區段包括一修長之軸桿，其設有向外延伸之螺旋狀梯級段，並沿著該軸桿之長度呈現梯級段外部表面，於一由該入口端部朝向該出口端部之方向中，該等梯級段外部表面在一由大約1-11度(更佳地是由大約1.5-7度，且最佳地是由大約2-4度)的角度漸進地分叉。一模具單元係與該管狀區段出口端部結合，並具有複數穿過該模具單元之模具開口，且組構成橫越該等模具開口於擠壓操作期間建立一壓力落差。
如此，於較佳形式中，該等咬合之管狀及螺桿區段界定一具有該前述之分叉角度的向外分叉流動路徑，該分叉角度於整個形狀中大致上係截頭圓錐形。因此，如與該先前技藝作比較，該模具單元可具有一較大之整個面積，以 致更多模具開口能被提供，以增加擠壓機容量。
雖然該等管狀及螺桿區段較佳地是遍及其整個軸向長度形成具有逐漸地及漸進地分叉界定表面，於某些情況中，該分叉不須為遍及這些區段之全部。更大致上，該等管狀及螺桿區段在其長度的至少大約百分之50上方、且更佳地是在其長度的至少大約百分之75上方將具有分叉表面。另外，雖然於某些實施例中，該等管狀及螺桿區段之分叉角度係相同的，於其他案例中，這些角度可為不同的。該等管狀及螺桿區段之個別區段亦可為不同分叉角度。譬如，該模具組件的一給定部份可具有一相當小之分叉角度，而該模具組件的一下游部份可被組構成具有一較大之分叉角度。
於較佳形式中，該模具組件之管狀區段係由一設有可替換的內部套筒之圓柱形本體所組成，該內部套筒具有一想要之分叉表面，以致該本體及套筒配合地界定該整個頭部區段。然而，於其他案例中，一整體的管狀區段能被使用。
在此本發明之模具組件被用於諸如漂浮式微小水生的餵料之低密度產品的生產，該模具單元包括一緊靠接近地坐落至該螺桿區段之端部的模板。這是避免一狀態，在此經處理之材料被允許於通過該模板之前緻密。
在另一方面，在此該等模具組件被採用於諸如沉沒式水生的餵料之高密度產品的生產，該模板係由該螺桿區段之終端隔開一有效的距離。有利地是，於此等模具中，複 數傾斜導向、結構上不同及分開之材料流動管被定位在該螺桿區段之出口，且一模板被安裝在該等流動管之另一端部。更確切地是，以此等傾斜流動管之使用，適當之分叉能被獲得，而沒有使用該等上游分叉管狀及螺桿區段，或用於此事件，甚至沒有使用一最後之螺桿區段。如此，此等高產品密度模具組件較佳地是包括一修長之管狀區段，其呈現一縱向軸線及具有一軸向長度及一搪孔，並設有一入口端部及一出口端部，且設有一與該管狀區段出口端部可運轉地耦合之歧管，以便由該出口端部承接材料。複數管狀延伸部份被鎖固至一歧管，且被組構成由該歧管承接材料，該等延伸部份之每一個係在一傾斜角度相對當該管狀區段之縱向軸線導向。鄰接該等延伸部份之每一個遠離該歧管的端部，一模具係與該等延伸部份之每一個可運轉地耦合，且包括複數模具開口，並導向該等模具開口，以橫越該等模具開口於擠壓操作期間建立一壓力落差。該等延伸部份之每一個係在一由大約2-12度、更佳地是由大約4-10度的角度相對當該管狀區段之縱向軸線獨立地導向。
然而，於較佳實例中，鄰接該歧管之上游管狀區段係配備有一可軸向地旋轉之螺桿區段，且該等上游管狀及螺桿區段係如上面所述，亦即，這些區段具有一分叉之結構，以呈現一經過這些區段之大致上截頭圓錐形流動路徑。
該等模具組件建立由一擠壓機筒體擠壓材料之方法，其包括在壓力之下沿著一漸進地分叉、大致上截頭圓錐形行進路徑移動材料之步驟，該行進路徑被界定於一固定不 動之管狀區段與一在該搪孔內的軸向轉動、螺旋狀導程螺桿區段之間，該固定不動之管狀區段具有一軸向長度，並設有一呈現較小直徑入口端部及較大直徑出口端部之內部搪孔。該分叉之路徑對應於該等管狀及螺桿區段之分叉角度，且大致上係於一由該入口端部朝向該出口端部之方向中，由大約1-11度(更佳地是由大約1.5-7度，且最佳地是由大約2-4度)。該行進之路徑可大體上遍及該搪孔之整個軸向長度漸進地分叉，但於任何案例中應漸進地分叉遍及此軸向長度的至少大約百分之50。在沿著該流動路徑行進之後，該材料通過複數限制孔口模具開口，以便橫越該模具開口建立一壓力落差。
如先前所注意的，在此該等模具組件被設計用於低密度產品之生產，該模具係接近地鄰接該螺桿區段之終端。在此高密度產品係想要的，且利用該等分叉流動管，該材料藉由該擠壓機之作用被強迫經過這些流動管，以便允許該材料在擠壓之前於該流動管中冷卻及緻密。
於本發明之另一態樣中，提供改良之擠壓機，沿著其長度具有交替之分叉及收縮區段。此一擠壓機包括一修長之管狀筒體，其呈現一入口端部及一出口端部；及一修長、可軸向地旋轉、螺旋狀導程螺桿，其在該筒體內，且可操作至在壓力之下由該入口移動該材料朝向及經過該出口。 一模具組件係耦接至該筒體之出口端部，且呈現複數穿過該處之模具孔洞，於該材料之通道該開口期間，該等模具孔洞被組構成橫越該等模具開口建立一壓力落差。該擠壓 機筒體沿著其長度具有第一及第二區段，其中該第一區段具有第一大致上截頭圓錐形搪孔，該截頭圓錐形搪孔使其大端部最接近至該入口端部及使其小端部最接近至該出口端部。該第二區段具有第二大致上截頭圓錐形搪孔，該截頭圓錐形搪孔使其大端部最接近至該出口端部及使其小端部最接近至該入口端部。該螺桿組件沿著其長度亦具有第一及第二區段，且對應地承接在該等第一及第二管狀區段內。該第一螺桿區段大致上係截頭圓錐形組構，並與該第一管狀區段對齊，且該第二螺桿區段係與該第二管狀區段對齊之大致上截頭圓錐形組構。據此，該第一管狀區段及該第一螺桿區段沿著其長度及朝向該出口端部配合地界定一收縮材料之流動路徑，且該第二管狀區段及該第二螺桿區段沿著其長度及朝向該出口端部配合地界定一收縮材料之流動路徑。該等交替之收縮及分叉擠壓機區段可沿著該筒體之長度隔開，但較佳地是彼此鄰接。
一傳統之模板可為與本發明之擠壓機一起使用。然而，為獲得本發明之最大利益，其改良之模具組件係與該等擠壓機一起使用。
 圖1-4之實施例-用於低密度產品之生產的擠壓模具組件。
現在翻至圖1-4，說明一模具組件20，其附接至傳統之單一螺桿擠壓機的端部，且不具有一收縮端部區段。該擠 壓機係10係由複數管狀、頭尾相接地互連之頭部區段所組成，該等頭部區段界定一固定不動之管狀筒體，該管狀筒體具有一入口及終止在一最後之出口頭部區段24。一修長、多區段、螺旋狀導程、可軸向地旋轉之螺桿組件被定位在該筒體內，且終止於最後頭部區段24的一最後螺桿區段30中；該螺桿組件係可操作的，以由該筒體之入口端部移動材料朝向及經過其出口端部。該等螺桿區段之每一個包括一中心軸桿32及複數向外延伸之螺旋狀導程34。該等軸桿32係依序安裝在一中心驅動軸桿36上，該中心驅動軸桿係與一後方馬達及驅動器組件(未示出)耦合，該後方馬達及驅動器組件用於該軸桿36之旋轉，而沒有其可相互移動的運動，在圖4中最佳看見者，組成該擠壓機筒體之頭部區段可為配備有內部、平直的或螺旋狀之肋條式套筒38，該等套筒沿著該筒體之長度配合地界定一修長之搪孔39。該等管狀區段可具有用於蒸汽及/或水之注射該筒體26的通口40。另外，這些區段可具有裝有排氣口的外部夾套42，以經過水或蒸汽注射之使用允許該筒體內之溫度的間接熱交換控制。
該模具組件20被安裝在最後之頭部24上，且包括一管狀區段44，該管狀區段具有一熱交換夾套46。該管狀區段44亦具有一內部、螺旋狀肋條式套筒48，其界定一與搪孔39相通之內部截頭圓錐形搪孔50。其將被觀察到該搪孔50具有一相當小直徑之入口端部52及一相當大直徑之出口端部54，且一逐漸地及漸進地分叉之搪孔界定由入口端部 52延伸至出口端部54之壁表面55。該管狀區段44之長度/直徑(L/D)比率、亦即該管狀區段44之軸向長度除以該小入口端部52之內徑的比率係大約2.03。大致上，以此實施例之模具組件，該L/D比率應為由大約1.5-4、更佳地是由大約2-3。
該模具組件20亦具有一螺桿區段56，該螺桿區段56在管狀區段44內及藉由螺栓60鎖固至一減少直徑之驅動軸桿延伸部份58。該螺桿區段56包括一軸桿62及向外延伸之螺旋狀梯級段64。該螺桿區段56亦呈現一鄰接最後螺桿區段30之入口端部66及一相反之出口端部68。該軸桿62具有一外部界定表面70，其由入口端部66分叉至出口端部68。類似地，該梯級段64呈現亦以與表面70相同之方式分叉的梯級段外部表面72。於此實施例中，該等表面55、70及72在3度之恆定角度分叉，且配合地界定一由該等入口端部52及66至該等出口端部54及68之大致上截頭圓錐形流動路徑75。實際上，由大約1.5-7度及更佳地是由大約2-6度之分叉角度已被發現為合適的。
該模具組件20亦具有一呈模板76之形式的模具單元74，該模板藉著螺栓78鎖固至管狀區段44。該模板76具有複數限制孔口之模具開口80，該等模具開口配置在一圓形之圖案中，以便可與流動路徑75之出口端部直接相通，且橫越該等開口80於擠壓期間建立一壓力落差。該模板76係亦配備有一中心短軸桿82，以有利於一可旋轉刀具(未示出)鄰接該模板76之出口面的安裝。於此實施例中，該模板 76係貼近地鄰接螺桿區段56之出口端部68，這在低密度壓出物之生產中係重要的。大致上，該模板76應被定位在與該出口端部68隔開大約0.5-2吋之距離，或更大致上在一比模板76之直徑較少之距離。
於使用模具組件的低密度壓出物之生產中，一開始混合物係通過進入及經過該擠壓機筒體及最後經過模具組件20。於此通過期間，該螺桿組件及模具螺桿區段56係藉由軸桿36所旋轉。假如想要，蒸汽及/或水可經由通口40被注射進入該筒體26，且更進一步之溫度控制可藉由使冷水或冷蒸汽通過該等夾套42所達成。這具有使開始之混合物遭受溫度、壓力及剪力之增加程度的效果，以便將該混合物蒸煮至該想要之範圍。由筒體26所傳送之材料係沿著該分叉、大致上截頭圓錐形流動路徑75運送朝向及經過該模具開口80。維持該等擠壓參數(例如SME、STE、及擠壓機組構)，以便將顯著之能量賦予至該材料，以便當產品由該等模具開口80顯現時增加產品之膨脹程度。
使用該模具組件20，各種低密度壓出物能被生產。此一產品之主要範例係被設計成大部份漂浮在水之表面或接近水之表面的漂浮魚飼料。於此等飼料之生產中，該等開始混合物將典型包含一或多個穀物(例如玉米、小麥、燕麥、高粱、黃豆)以及諸如魚粉之蛋白質的材料。該開始混合物通常將被最初地處理及於一預調節器中增加濕度，該預調節器諸如威格DDC預調節器或一如於美國專利第7,448,795號中所揭示之預調節器。於該擠壓機中，該等以下之條件 係典型的：在該擠壓機筒體內處理的材料之停留時間係由大約3-20秒、更佳地是由大約4-10秒；擠壓機螺桿速率係由每分鐘大約250-900轉、更佳地是由每分鐘大約400-800轉；將在該筒體內處理的材料之最大溫度係攝氏100-150度、更佳地是由大約攝氏110-125度；在該筒體內之最大壓力係由大約每平方英吋100-2000英磅、更佳地是由大約每平方英吋400-800英磅。於此處理中，該材料可被蒸煮至任何想要之程度(如藉由帶有澱粉成份之糊化作用程度所測量)，但通常達成至少大約百分之75的蒸煮程度、更佳地是大約百分之75-98。該等漂浮魚飼料通常包含由大約18-36重量百分比的蛋白質、由大約2-5重量百分比的脂肪、及由大約20-50重量百分比的澱粉，及具有由大約21-23重量百分比之濕氣程度的擠型材，及由大約每公升410-460公克之濕式產品密度。
其已被發現模具組件20之使用克服傳統擠壓系統所經歷之生產上的限制，其中如與該典型之較小模板13作比較，該模板76具有一遠較大數目之模具開口80。更確切地是，生產速率係通常藉由三或更多因素之一很顯著地增強，而於產品品質中沒有任何損失。
圖5-12之實施例-用於高密度產品之生產的擠壓模具組件
圖5說明一模具組件90，其與一擠壓機之最後頭部區段24可運轉地耦合，如於該第一實施例之案例中。該模具組件90包括一管狀區段44及螺桿區段56，再次如在該第 一實施例中所提出者。由於該等區段24及44、及該等螺桿區段30及56係與稍早實施例完全相同，類似參考數字已被使用於圖5-12中，且這些零組件之進一步討論係不需要的。
除了該先前所注意的管狀區段44及螺桿區段56以外，該整個模具組件90具有一歧管92、傾斜延伸管94、及一最後模具單元96。該歧管92係藉著螺栓98鎖固至管狀區段44之接合端，且包括一主要本體100，該主要本體具有一後方壁面102、向前延伸之管狀壁面104、與外部壁面106。如在圖11及12中最佳看見者，該後方壁面102具有一中心開口108，其與截頭圓錐形流動路徑75相通。一有點Y形之分隔件110延伸於該等壁面102及106之間，且具有將該開口108分成三個相等面積區段108a、108b、108c之作用。該外部壁面106具有三個等距離隔開、呈圓形配置之開口112，該等開口分別與該等區段108a、108b、108c相通。一延伸管94被鎖固在每一個開口112內，該開口具有相對該本體100之中心縱向軸線將該等延伸管定位在一傾斜角度的作用。於所顯示之設計中，該等延伸管94之每一個係在離此軸線大約6度的分叉角度導向、更大致上為由大約2-12之分叉角度、且更佳地是由大約4-10度係合適的。這些延伸管94可為具有可變之長度，但大致上具有由大約6-24英吋之軸向長度。
該模具單元96係鄰接其由本體100遠離之端部鎖固至該等延伸管94。特別地是，該模具單元96包括一主要本體 114，其具有三個穿過該處之同樣圓周地隔開、截頭圓錐形搪孔116。如於圖8中最佳地看見者，該等延伸管94之外置的端部係分別被承接在該等搪孔116內。一模板118係藉由螺栓120鎖固至主要本體114之外部面。該模板118具有三個分別遮蓋該等搪孔116之外側端部的模具區段122。該等模具區段122之每一個具有一系列穿過該處之限制模具開口124，該等限制模具開口橫越該開口於擠壓期間建立一壓力落差。一安裝短軸桿126延伸經過模板118，且被鎖固在本體114內。該短軸桿126允許一可旋轉之切斷刀具128的安裝。
於較佳形式中，該等延伸管94之橫截面係圓形的，且被配置在一大體上圓形之陣列中。然而，本發明未如此受限制，且該等延伸管能具有不同之橫截面形狀，並可被不同地配置。在此該“直徑”一詞係相對於該等延伸管94使用，這是意欲表示該最大橫截面尺寸，在此非圓形之延伸管被採用。此外，其較佳的是該等延伸管94為靜態的，亦即它們沿著其長度不包含任何可移動之零組件，且沿著這些長度具有一恆定之形狀及直徑。較佳地是，用於該等延伸管94之長度/直徑(L/D)比率係由大約2-8、更佳地是大約3-5、及最佳地是大約3.75。其亦較佳的是該等延伸管係分開的，且在其鄰接該外部有孔口的模具區段122之端部彼此不會連通。這是與一狀態成對比，在該狀態提供分開之流動路徑，其中來自該個別之流動路徑的材料係於其擠壓之前重新結合。
於使用模具組件90之擠壓期間，餵入該擠壓機筒體的預先處理之材料係遭受增加之剪力、溫度、及壓力程度，且由該擠壓機筒體通過進入歧管92，在此該材料由於該分隔件110之存在而被分成三道流束。這些個別之流束接著被強迫經過該等分開、結構不同之延伸管94，而朝向及經過模板118之模具區段122。如此，該材料通過行程之完全分開、互相分叉的路徑。於經過該等延伸管94之行程期間，該材料係已增加密度及冷卻，以致該最後之壓出物具有一相當高之密度。再者，如與傳統模具比較，該等延伸管94導致較長之滯留時間及如此更多蒸煮該產品。代替具有相同之總橫截面積之單一、大管或延伸部份，該歧管92及該分開之延伸管94的使用橫越該等模具導致一較高之壓力落差，如此建立一較緻密的產品。當然，維持該擠壓機之操作條件，以致在擠壓時避免過度之膨脹。大致上，模具組件90可遵循上面對於該第一實施例所指定之條件。
對於模具組件90的一主要應用係於沉沒式魚飼料之生產中，該等魚飼料被設計成在控制下之速率(例如緩慢及快速沉沒式飼料)於水中下降，該等速率用於特定之魚種係最佳的。普通之緩慢沉沒式魚飼料具有由大約百分之26-45重量百分比的蛋白質程度、由大約百分之20-40重量百分比的脂肪程度、及由大約百分之5-15重量百分比的澱粉程度。對應地，該較緻密的快速沉沒式飼料通常具有由大約百分之26-48重量百分比的蛋白質程度、由大約百分之18-26重量百分比的脂肪程度、及由大約百分之10-15重量 百分比的澱粉程度。該等緩慢及快速沉沒式魚飼料之擠型材濕氣程度係分別由大約百分之18-22重量百分比及百分之26-28重量百分比。該濕式產品具有由大約每公升510-570公克(緩慢沉沒式)及每公升600-650公克(快速沉沒式)之密度。能藉由模具組件90所生產之密集水生飼料的另一型式係蝦子飼料，其通常具有由大約百分之22-32重量百分比的蛋白質、百分之2-6重量百分比的脂肪、及百分之12-26重量百分比的澱粉。這些產品具有一由大約百分之27-31重量百分比的擠型材濕氣程度及一由大約每公升660-720公克之濕式產品密度。
圖13之實施例-用於具有可變深度、減少體積的高密度產品之生產的擠壓模具組件
圖13說明一替代之模具組件130，再次被說明為安裝在一擠壓機之最後頭部區段24上。所說明之擠壓機筒體及螺桿零組件係與圖4之擠壓機筒體及螺桿零組件完全相同，且因此類似參考數字已被使用。該模具組件130亦包括許多與模具組件20相同之零組件，且完全相同之零組件係如於圖4中加以編號，且類似但不同之零組件具有與圖4中相同之參考數字，除了提供一“a”之區別標識符號以外。該模具組件130與模具組件20不同，其中該模具組件20沿著其長度具有一恆定之自由體積，反之模具組件130沿著其長度具有一可變之導程深度及減少之自由體積。這是藉由該等管狀及螺桿區段之不同相對幾何形狀所達成。
該模具組件130被安裝在最後頭部24上，且包括具有 一熱交換夾套46之管狀區段44。該管狀區段44亦具有一內部、螺旋狀肋條式套筒48a，其界定一與搪孔39相通之內部截頭圓錐形搪孔50a。其將被觀察到該搪孔50a具有一相當小直徑之入口端部52a及一相當大直徑的出口端部54a，與一逐漸地及漸進地分叉之搪孔界定壁表面55a，其由入口端部52a延伸至出口端部54a。
該模具組件130亦具有一螺桿區段56a，其在管狀區段44內及藉著螺栓60鎖固至一減少直徑之驅動軸桿延伸部份58。該螺桿區段56a包括一軸桿62a及向外延伸之螺旋狀梯級段64a。該螺桿區段56a亦呈現一鄰接最後螺桿區段30之入口端部66a及一相反之出口端部68a。該軸桿62a具有一由入口端部66a分叉至出口端部68a之外部界定表面70a。類似地，該梯級段64a呈現亦分叉之梯級段外部表面72a。於此實施例中，該等表面55a及72a之每一個在3度之恆定角度分叉。然而，螺桿區段56a之導程深度由其入口端部66a減少至其出口端部68a。“導程深度”意指該外部導程表面72a及該軸桿62a的界定外部表面間之距離。圖3之考量將示範該模具組件20之螺桿區段56具有一恆定之導程深度，反之螺桿區段56a之導程深度如所說明地減少。於此設計中，該表面70a之分叉的角度係6度，反之該表面72之分叉的角度係3度。該模具組件130亦具有一呈模板76之形式的模具單元，而與圖3之模具組件完全相同。
該圖13實施例可被使用於很低密度漂浮魚飼料之生產。在該模具組件130內減少之導程深度及自由體積賦予 更多能量進入該被擠壓之材料。
圖14之實施例-具有一對設有不同分叉角度之互連式管狀及螺桿區段的擠壓模具組件
圖14說明一模具組件140，其包括一對互連式區段142及144。雖然未示出，該區段142係連接至一擠壓機筒體之端子區段24。該區段142包括一類似於管狀區段44之管狀區段146。該管狀區段146具有一內部、螺旋狀之肋條式套筒148，其呈現有一外部表面150。該區段142在其中亦具有一修長、螺旋狀導程、可軸向地旋轉之螺桿區段152，包括一漸進地錐形之軸桿154及向外延伸之螺旋狀梯級段156，其呈現有最外邊之梯級段表面158。該管狀區段146(由於該套筒148之存在)及螺桿區段152具有對應、較小直徑之入口端部146a、152a，及較大直徑之出口端部146b、152b。據此，該管狀區段146及螺桿區段152沿著其長度配合地界定一大致上截頭圓錐形流動路徑160。於所說明之實施例中，該等表面150及158兩者被導向於3度之恆定分叉角度。
該第二或端子區段144亦具有一管狀區段162，其配備有一內部、螺旋狀之肋條式套筒164，且呈現有一外部表面166。該區段144在其中亦具有一修長、螺旋狀導程、可軸向地旋轉之螺桿區段168，包括一漸進地錐形之軸桿170及向外延伸之螺旋狀梯級段172，其呈現有最外邊之梯級段表面174。該管狀區段162(由於該套筒164之存在)及螺桿區段168具有對應、較小直徑之入口端部162a、168a，及較 大直徑之出口端部162b、168b。據此，該管狀區段162及螺桿區段168沿著其長度配合地界定一大致上截頭圓錐形流動路徑176。該等表面166及174兩者被導向於6度之恆定分叉角度。
圖15之實施例-具有一平直的端子區度之擠壓模具組件
圖15描述一具有模具組件20之所有該等零組件的模具組件180，且加入一平直的端子區段。據此，與模具組件20之零組件完全相同的組件180之零組件被標以完全相同之編號。
額外地，該模具組件180包括一平直的區段182，其鎖固至管狀區段44之出口端部。該區段182具有一管狀區段184，該管狀區段184設有一肋條式內部套筒186，該內部套筒186具有一內部表面188。在此情況下，該管狀區段184之入口及出口端部190、192係相同大小，且該表面188不會分叉。該區段182在其中亦具有一修長、螺旋狀導程、可軸向地旋轉之螺桿區段194，其具有一軸桿196及螺旋狀梯級段198，且呈現有梯級段外部表面200。其將被看出該等表面188及200之每一個係平直的，其中它們具有零分叉角度。一與圖3之模板完全相同的模板76如所說明被安裝在管狀區段184之出口端部上。
圖16之實施例-具有交替之分叉及收縮區段的擠壓機及模具組件
圖16說明一狀態，在此一擠壓機210係設有一最後模 具組件20，其具有交替之分叉及收縮區段。再者，該模具組件20係與該第一實施例中所敘述之模具組件完全相同，且相像參考數字被使用於圖16中。然而。該等導通至模具組件20之上游擠壓機區段具有一分叉區段212及一收縮區段214。該分叉區段212具有一管狀頭部216，該管狀頭部設有一內部、螺旋狀之肋條式套筒218，且呈現有一內部表面220。一修長、螺旋狀導程、可軸向地旋轉之螺桿區段222係坐落在頭部區段216內，且具有一設有螺旋狀梯級段226之中心軸桿224，該螺旋狀梯級段226呈現有梯級段表面228。頭部區段216(因為該套筒218之存在)及螺桿區段222之入口端部216a、222a及出口端部216b、222b係分別具有較小及較大之直徑，以便沿著區段212之長度配合地界定一大致上截頭圓錐形及分叉之流動路徑230。
該收縮區段214具有一管狀頭部區段232，該管狀頭部區段設有一內部、螺旋狀之肋條式套筒234，且呈現有一最內部表面236。一修長、螺旋狀導程、可軸向地旋轉之螺桿區段238係坐落在頭部區段232內，且具有一設有螺旋狀梯級段242之中心軸桿240，該螺旋狀梯級段242呈現有梯級段表面244。然而，於此案例中，該頭部區段(因為該套筒234之存在)及螺桿區段232、238之入口端部232a、238a係大於該等對應之輸出端部232b、238b。據此，該等表面236及244配合地界定一大致上截頭圓錐形但收縮之流動路徑246。設計區段212及214之零組件，以致該分叉之流動路徑230及收縮的流動路徑246之每一個被導向在3度。 如所指示，該模具組件20也同樣具有一分叉3度流動路徑75。
圖17之實施例-用於雙螺桿擠壓機之模具組件
該等前述之實施例已就單螺桿擠壓機之情況按照本發明說明模具組件之使用。然而，本發明不被限制在此方面，且具體化本發明之原理的模具組件能被製造供與雙螺桿擠壓機一起使用。
參考圖17，雙螺桿擠壓機250被說明具有一模具組件252。該擠壓機250本身為傳統的，且包括終止在一最後頭部區段254之管狀筒體，該最後頭部區段配備有一內部、平直的套筒256。一對並列之驅動軸桿258、260係坐落在該擠壓機筒體內，且被供電以軸向旋轉。該等軸桿258、260支撐一對並置、插在中間的、可軸向地旋轉、螺旋狀導程之螺桿組件，包括端子螺桿區段262及264。一系列汽鎖266可在該螺桿區段262、264之下游被安裝在軸桿258、260上。
該模具組件252包括一管狀區段268，其係鎖固至端子擠壓機頭部區段254之接合端，且與該管狀擠壓機筒體相通。該管狀區段268係配備有一專用套筒270，該套筒呈現有一平滑之內部表面272，該內部表面在其一側面區段上設有一突出部份表面274，兩者皆在大約9度之分叉角度。該管狀區段268之入口端部268a係大於其輸出端部268b。
該組件252亦包括一對在管狀區段268內之螺桿區段276、278。該螺桿區段276被安裝在驅動軸桿260上，且 具有一中心軸桿280，其設有向外延伸之螺旋狀梯級段282，並呈現有最外邊之梯級段表面284。該螺桿區段276之入口端部276a係比其出口端部276b較小。該螺桿區段278被安裝在驅動軸桿258上，且包括一中心軸桿286，其設有向外延伸之螺旋狀梯級段288，並呈現有外部梯級段表面290。該入口端部278a係大於該出口278b。螺桿區段278之軸向長度係少於咬合螺桿區段276之軸向長度。螺桿區段276之梯級段282係以螺桿區段278之梯級段288插在中間，亦即該梯級段282延伸通過該梯級段288之外部表面290，且反之亦然。其將被看出該等外部梯級段表面284、290及該套筒表面272配合地界定一流動路徑291，其沿著該模具組件252之長度分叉。
該模具組件252包括一最後模具292，其具有一中心安裝短軸桿294及一系列與流動路徑291相通之限制式模具開口296。亦即，通過該模具組件252之材料沿著該螺桿區段276的梯級段282及表面272間之區域分叉，且亦於通過螺桿區段276、278的插在中間的梯級段間之通道期間分叉。最後，沿著螺桿區段278的梯級段288及表面272、274間之區域通過的材料係同樣地藉由突出部份表面274之外側端部最後向外分叉。據此，模具組件252之淨效果係提供材料流動之一想要的分叉，以便增加經過該擠壓機250之產量。
圖19之實施例-擠壓機及模具組件間之背壓閥門組件的使用
圖19說明具有一最後之頭部24的單螺桿擠壓機，包括一管狀區段44及配合之螺桿區段30，所有如參考圖4所顯示及敘述。因為該等區段24及44與該等螺桿區段30及56係與圖4實施例完全相同，相像之參考數字已被使用於圖19中，且不再需要另外討論之零組件。再者，該圖19實施例利用一模具組件90，如在圖5-12之實施例中所敘述。叉在此，因為該模具組件90之零組件係與圖5-12之那些零組件完全相同，相像之參考數字已被使用。
藉由使用一介入於該管狀區段44及模具90間之背壓閥門組件300，該圖19實施例與該等稍早實施例不同。特別地是，該組件300係美國專利第6,773,739號中所充分地說明及敘述之型式。關於其背壓閥門組件14之專利的揭示內容係在此中併入參考。
該背壓閥門組件300包括三個互連式零組件，亦即入口漸變段302、閥門單元304、及出口漸變段306。這些零組件被頭尾相接地對齊，且遍及該整個組件300配合地界定一通路308。
更詳細地是，該漸變段302被鎖固至管狀區段44之端部，且具有一收縮開口310。該閥門單元304包括一直立之管狀區段312，其大致上橫亙於通路308之縱向軸線，且具有一橫側地延伸之開口314；該區段312之上端及下端包括密封環316及318。一修長之閥門構件320係坐落及直立地往復在區段312內。該閥門構件320包括一橫側地延伸經過開口322、以及一包括入口開口326及出口328之產品轉 向通路或通道324。該閥門構件320係可藉著活塞及氣缸組件330在區段312內選擇性地移動。特別地是，該組件330係藉由安裝被鎖固至區段312之塊件332所支撐。該組件330包括一往復的活塞桿334，其被鎖固至閥門構件320之上端。該出口漸變段306係鎖固至區段312之外面，且具有一分叉開口336。該模具組件90係藉著螺栓338鎖固至漸變段306之出口面。
在操作中，該背壓閥門組件300可被操作，以變化該整個擠壓機/背壓閥門/模具組件中所開發之壓力及蒸煮條件。特別地是，該閥門構件320被往下移位，直至開口322將與通路308配準。於擠壓期間，藉由該通路308所呈現之有效橫截面積可經過活塞及氣缸組件330之適當操作被調整。當然，該整個擠壓機及端子區段44及56如先前所述地操作。類似地，該模具組件90亦如先前所討論地操作。
圖20-21之實施例-具有低與高密度產品模具組件之雙螺桿擠壓機
現在翻至圖20及21，雙螺桿擠壓機組件350被說明。大致上，該組件350係傳統的，且包括具有一端子頭部352的多數區段之管狀筒體。該頭部包括一內部、平滑之套筒354，其界定一大致上為圖八組構之修長搪孔356。在內部地，該組件350具有一對修長、橫側地隔開、用花鍵聯接的軸桿358及359。該等軸桿358、359係藉由一馬達及驅動器組件(未示出)產生動力，且沿著其長度支撐一系列修 長、螺旋狀導程、插在中間而大致上參考該數字360的螺桿區段。
特別參考圖20，一模具組件362被描述及有效運作地連接至該端子頭部區段352。該模具組件362包括一藉由螺栓(未示出)鎖固至頭部352之管狀區段364。在內部地，該區段364包括一呈現有平滑之內部表面368的專用套筒366，該內部表面368相對區段364之縱向軸線在5度之角度向外分叉。該套筒366亦包括一螺旋狀肋條式內部表面370，該內部表面370由區段364之縱向軸線在10度之角度向外分叉。該表面370本質上係表面368的一連續部份，保存一提供螺桿承接區域373之漸變段表面372。
其將被觀察到該軸桿358在套筒366內具有一平滑、非用花鍵聯接的、相當長之延伸部份358a，反之軸桿359包括一較短、平滑、非用花鍵聯接的延伸部份359a。該延伸部份359a在區域373內支撐一短的、收縮螺桿區段374。該延伸部份358a支撐一分叉螺桿區段376，其大體上延伸該區段364之整個長度。螺桿區段374及376之螺旋狀梯級段係沿著該區段374之長度插在中間的，使得螺桿區段376之剩餘部份沿著該套筒366之肋條式表面370延伸。其將被看出該螺桿區段376依照該等表面368及370分叉，亦即螺桿區段376之鄰接表面368的部份在5度之角度分叉，反之該螺桿區段之剩餘部份在10度之角度分叉。如此，其將被看出配合之螺桿區段374及376隨同套筒366沿著該區段364之長度配合地界定一大致上截頭圓錐形、分叉 流動路徑377。
於圖20之實施例中，一如參考圖5-12所敘述之模具組件90係藉著螺栓378鎖固至管狀區段364之外側端部。據此，圖5-12的討論中所使用之參考數字被同樣地用於認知此實施例之模具組件零組件。在操作中，沿著分叉流動路徑377行進之材料通過進入及經過該模具組件90，如先前所述。
圖21包括一模具組件380，其係與模具組件362完全相同，除了使用一不同型式之最後模具382以外。因此，相像之參考數字被使用於該等模具組件362及380之完全相同的零組件。該最後模具382包括一模板384，其具有一系列配置在一圓形圖案中及接近至截頭圓錐形流動路徑377之端部的穿透開口386。該模板384係鎖固至一附接至管狀區段366之接合端的安裝環388，且包括一具有螺紋搪孔392之內部、中心塊件390。一漂浮刀具單元394係鎖固至模板384，且具有一可旋轉之刀片組396。該刀片組396被一可旋轉之外殼398所支撐，該外殼398被支撐在軸承400上，而於操作期間能夠使該刀片組“漂浮”。
於該圖21實施例之操作中，沿著流動路徑377通過之材料被擠壓經過該等開口386，而橫越這些開口具有一壓力落差。該刀具單元394具有切斷通過該開口386的擠出物之作用，以依所想要之尺寸製作該產品。
範例
以下之範例按照本發明提出較佳設備及方法。然而， 其將被了解這些範例僅只被提供作為說明，且在其中不應該被取為本發明之整個範圍的一限制。
範例1
於此範例中，使用一基本配方生產微小水生的漂浮魚飼料，該配方包括百分之50重量百分比的大豆粉、百分之22重量百分比的魚粉、百分之25重量百分比的麵粉、百分之1重量百分比的碳酸鈣、及百分之2重量百分比的鹽。
該擠壓設備包括一16 DDC型號之威格預調節器、及一配備有圖1-4之模具組件的5頭X165型號之威格單螺桿擠壓機。該模板具有總共504個1.8毫米直徑之模具孔洞。
使用此配方及設備進行二分開之運轉。於運轉1中，百分之1的油鯡魚油被加至該預調節器中之材料。於運轉2中，在此沒有油之加入。
以下之表1提出源自此系列測試之結果。
1 溫度控制涉及冷卻水或蒸汽之注射進入該擠壓機筒體之外部夾套。
於運轉1及2中之擠型材密度分別係每公升370及430公克。在乾燥該最後產品之後，密度分別係每公升444及488公克。該運轉1產品係百分之85漂浮的，且該運轉2產品係百分之60漂浮的。兩產品呈現優異之水穩定性。
範例2
於此範例中，使用與範例1相同之產品配方及設備生產微小水生的沉沒式魚飼料，除了圖5-12之模具組件被使用以外。該三個模具插件之每一個具有1049個1.5毫米直徑之模具孔洞，總共達3147個模具孔洞。進行總共六個運轉，且油鯡魚油於運轉1-3中在百分之3重量百分比的程度被加至該預調節器，而在該等剩餘的運轉中將百分之5重量百分比的程度之油鯡魚油加至該預調節器。
以下之表2提出這些運轉之結果。
1 溫度控制涉及冷卻水或蒸汽之注射進入該擠壓機筒體之外部夾套。
用於漂浮及沉沒式魚飼料，來自範例1及2之產品具有在工業標準內之密度及水穩定性。以生產速率之觀點，使用威格型號X165擠壓機，用於微小水生餵料之典型的飼料生產速率係於每小時1-1.5公噸之範圍中。然而，使用本發明之模具組件，每小時5公噸或較大之生產速率被達成。這些程度被達成，其係使用與該擠壓系統結合的給料器設備所可能之最大速率。以升級之給料器設備可達成較大的產量。
10‧‧‧預調節器
11‧‧‧擠壓機
12‧‧‧筒體
13‧‧‧限制孔口模具
14‧‧‧螺桿
15‧‧‧中心軸桿
16‧‧‧螺旋狀梯級段
17‧‧‧端子頭部及螺桿區段
18‧‧‧端子頭部及螺桿區段
20‧‧‧模具組件
24‧‧‧出口頭部區段
26‧‧‧筒體
30‧‧‧最後螺桿區段
32‧‧‧中心軸桿
34‧‧‧螺旋狀導程
36‧‧‧中心驅動軸桿
38‧‧‧肋條式套筒
39‧‧‧搪孔
40‧‧‧通口
42‧‧‧外部夾套
44‧‧‧管狀區段
46‧‧‧熱交換夾套
48‧‧‧肋條式套筒
48a‧‧‧肋條式套筒
50‧‧‧內部截頭圓錐形搪孔
50a‧‧‧內部截頭圓錐形搪孔
52‧‧‧入口端部
52a‧‧‧入口端部
54‧‧‧出口端部
54a‧‧‧出口端部
55‧‧‧壁表面
55a‧‧‧壁表面
56‧‧‧螺桿區段
56a‧‧‧螺桿區段
58‧‧‧驅動軸桿延伸部份
60‧‧‧螺栓
62‧‧‧軸桿
62a‧‧‧軸桿
64‧‧‧螺旋狀梯級段
64a‧‧‧螺旋狀梯級段
66‧‧‧入口端部
66a‧‧‧入口端部
68‧‧‧出口端部
68a‧‧‧出口端部
70‧‧‧表面
70a‧‧‧表面
72‧‧‧梯級段外部表面
72a‧‧‧梯級段外部表面
74‧‧‧模具單元
75‧‧‧流動路徑
76‧‧‧模板
78‧‧‧螺栓
80‧‧‧模具開口
82‧‧‧中心短軸桿
90‧‧‧模具組件
92‧‧‧歧管
94‧‧‧傾斜延伸管
96‧‧‧最後模具單元
98‧‧‧螺栓
100‧‧‧主要本體
102‧‧‧後方壁面
104‧‧‧管狀壁面
106‧‧‧外部壁面
108‧‧‧中心開口
108a‧‧‧區段
108b‧‧‧區段
108c‧‧‧區段
110‧‧‧分隔件
112‧‧‧開口
114‧‧‧主要本體
116‧‧‧搪孔
118‧‧‧模板
120‧‧‧螺栓
122‧‧‧模具區段
124‧‧‧限制模具開口
126‧‧‧安裝短軸桿
128‧‧‧切斷刀具
130‧‧‧模具組件
140‧‧‧模具組件
142‧‧‧互連式區段
144‧‧‧互連式區段
146‧‧‧管狀區段
146a‧‧‧入口端部
146b‧‧‧出口端部
148‧‧‧肋條式套筒
150‧‧‧外部表面
152‧‧‧螺桿區段
152a‧‧‧入口端部
152b‧‧‧出口端部
154‧‧‧軸桿
156‧‧‧螺旋狀梯級段
158‧‧‧梯級段表面
160‧‧‧截頭圓錐形流動路徑
162‧‧‧管狀區段
162a‧‧‧入口端部
162b‧‧‧出口端部
164‧‧‧肋條式套筒
166‧‧‧外部表面
168‧‧‧螺桿區段
168a‧‧‧入口端部
168b‧‧‧出口端部
170‧‧‧軸桿
172‧‧‧螺旋狀梯級段
174‧‧‧梯級段表面
176‧‧‧截頭圓錐形流動路徑
180‧‧‧模具組件
182‧‧‧平直的區段
184‧‧‧管狀區段
186‧‧‧內部套筒
188‧‧‧內部表面
190‧‧‧入口端部
192‧‧‧出口端部
194‧‧‧螺桿區段
196‧‧‧軸桿
198‧‧‧螺旋狀梯級段
200‧‧‧梯級段外部表面
210‧‧‧擠壓機
212‧‧‧分叉區段
214‧‧‧收縮區段
216‧‧‧管狀頭部
216a‧‧‧入口端部
216b‧‧‧出口端部
218‧‧‧肋條式套筒
220‧‧‧內部表面
222‧‧‧螺桿區段
222a‧‧‧入口端部
222b‧‧‧出口端部
224‧‧‧中心軸桿
226‧‧‧螺旋狀梯級段
228‧‧‧梯級段表面
230‧‧‧流動路徑
232‧‧‧管狀頭部區段
232a‧‧‧入口端部
232b‧‧‧出口端部
234‧‧‧肋條式套筒
236‧‧‧最內部表面
238‧‧‧螺桿區段
238a‧‧‧入口端部
238b‧‧‧出口端部
240‧‧‧中心軸桿
242‧‧‧螺旋狀梯級段
244‧‧‧梯級段表面
246‧‧‧流動路徑
250‧‧‧雙螺桿擠壓機
252‧‧‧模具組件
254‧‧‧最後頭部區段
256‧‧‧平直的套筒
258‧‧‧驅動軸桿
260‧‧‧驅動軸桿
262‧‧‧端子螺桿區段
264‧‧‧端子螺桿區段
266‧‧‧汽鎖
268‧‧‧管狀區段
268a‧‧‧入口端部
268b‧‧‧輸出端部
270‧‧‧專用套筒
272‧‧‧內部表面
274‧‧‧突出部份表面
276‧‧‧螺桿區段
276a‧‧‧入口端部
276b‧‧‧出口端部
278‧‧‧螺桿區段
278a‧‧‧入口端部
278b‧‧‧出口
280‧‧‧中心軸桿
282‧‧‧螺旋狀梯級段
284‧‧‧梯級段表面
286‧‧‧中心軸桿
288‧‧‧螺旋狀梯級段
290‧‧‧外部梯級段表面
291‧‧‧流動路徑
292‧‧‧最後模具
294‧‧‧中心安裝短軸桿
296‧‧‧限制式模具開口
300‧‧‧背壓閥門組件
302‧‧‧入口漸變段
304‧‧‧閥門單元
306‧‧‧出口漸變段
308‧‧‧通路
310‧‧‧收縮開口
312‧‧‧管狀區段
314‧‧‧開口
316‧‧‧密封環
318‧‧‧密封環
320‧‧‧閥門構件
322‧‧‧開口
324‧‧‧通道
326‧‧‧入口開口
328‧‧‧出口
330‧‧‧活塞及氣缸組件
332‧‧‧塊件
334‧‧‧活塞桿
336‧‧‧漸變段
338‧‧‧螺栓
350‧‧‧雙螺桿擠壓機組件
352‧‧‧端子頭部
354‧‧‧套筒
356‧‧‧修長搪孔
358‧‧‧軸桿
358a‧‧‧延伸部份
359‧‧‧軸桿
359a‧‧‧延伸部份
360‧‧‧螺桿區段
362‧‧‧模具組件
364‧‧‧管狀區段
366‧‧‧專用套筒
368‧‧‧內部表面
370‧‧‧螺旋狀肋條式內部表面
372‧‧‧漸變段表面
373‧‧‧螺桿承接區域
374‧‧‧收縮螺桿區段
376‧‧‧分叉螺桿區段
377‧‧‧分叉流動路徑
378‧‧‧螺栓
380‧‧‧模具組件
382‧‧‧最後模具
384‧‧‧模板
386‧‧‧穿透開口
388‧‧‧安裝環
390‧‧‧中心塊件
392‧‧‧搪孔
394‧‧‧浮動刀具單元
396‧‧‧刀片組
398‧‧‧外殼
400‧‧‧軸承
圖1係一按照本發明用於低密度壓出物之生產的模具組件之立體圖，該模具組件耦接至一擠壓機筒體之出口端部；圖2係於圖1中所說明之組件的端部視圖；圖3係一側視圖，具有於圖1中所說明之組件破開的零件；圖4係圖1之組件的直立剖面圖；圖5係按照本發明用於高密度壓出物之生產的另一模具組件之立體圖，該模具組件耦接至一擠壓機筒體之出口端部，且描述一鄰接該模具面之切斷刀具；圖6係於圖5中所說明之組件的端部視圖；圖7係一側視圖，具有於圖1中所說明之組件破開的零件；圖8係圖5之組件的直立剖面圖； 圖9係圖5之模具組裝的一立體圖，顯示由一擠壓機筒體分開及沒有一切斷刀具；圖10係圖9之模具組件的端部視圖；圖11係圖9之模具組件由其相反端子的一立體圖，如在圖9中所說明；圖12係圖9模具組件的一端部視圖，說明與圖10中所顯示之端部相反的端部；圖13係安裝在一擠壓機筒體的端部上之另一模具組件的直立剖面圖，並具有一可變深度、減少容量之螺桿，而當作該模具組件的一零件；圖14係具有一雙對齊、分叉螺桿區段之另一模具組件的直立剖面圖，其中鄰接該模具之端子螺桿區段比該鄰接之螺桿區段具有一較大之分叉角度；圖15係一擠壓機及模具組件之直立剖面圖，其中該模具組件之端子螺桿區段係平直的，且該鄰接之螺桿區段係為分叉組構；圖16係一擠壓機及模具組件之直立剖面圖，其中該模具組件之端子螺桿區段係為分叉組構，且該鄰接之螺桿區段係為收縮組構；圖17係一配備有按照本發明之模具組件的雙螺桿擠壓機之直立剖面圖，其中該螺桿區段包括一對插在中間的螺桿區段；圖18係一典型之先前技藝預調節器/擠壓機組件的直立剖面圖； 圖19係包括在圖5-12中所描述之該一模具組件的單一螺桿擠壓機之片段、直立剖面圖，並使一後面壓力閥介入在該擠壓機之出口端部及該模具組件的入口端部之間；圖20係在圖17中所說明之雙螺桿擠壓機型式的一片段、直立剖面圖，且具有圖5-12之模具組件；及圖21係圖20之雙螺桿擠壓機的一片段、直立剖面圖，且具有圖1-4中所說明之模具型式。
20‧‧‧模具組件
24‧‧‧出口頭部區段
30‧‧‧最後螺桿區段
32‧‧‧中心軸桿
34‧‧‧螺旋狀導程
36‧‧‧中心驅動軸桿
38‧‧‧肋條式套筒
39‧‧‧搪孔
40‧‧‧通口
42‧‧‧外部夾套
44‧‧‧管狀區段
46‧‧‧熱交換夾套
48‧‧‧肋條式套筒
50‧‧‧內部截頭圓錐形搪孔
52‧‧‧入口端部
54‧‧‧出口端部
56‧‧‧螺桿區段
58‧‧‧驅動軸桿延伸部份
62‧‧‧軸桿
64‧‧‧螺旋狀梯級段
66‧‧‧入口端部
70‧‧‧表面
72‧‧‧梯級段外部表面
90‧‧‧模具組件
92‧‧‧歧管
94‧‧‧傾斜延伸管
96‧‧‧最後模具單元
100‧‧‧主要本體
108b‧‧‧區段
114‧‧‧主要本體
116‧‧‧搪孔
118‧‧‧模板
120‧‧‧螺栓
122‧‧‧模具區段
124‧‧‧限制模具開口
126‧‧‧安裝短軸桿
128‧‧‧切斷刀具
300‧‧‧背壓閥門組件
302‧‧‧入口漸變段
304‧‧‧閥門單元
306‧‧‧出口漸變段
308‧‧‧通路
310‧‧‧收縮開口
312‧‧‧管狀區段
314‧‧‧開口
316‧‧‧密封環
318‧‧‧密封環
320‧‧‧閥門構件
322‧‧‧開口
324‧‧‧通道
326‧‧‧入口開口
328‧‧‧出口
330‧‧‧活塞及氣缸組件
332‧‧‧塊件
334‧‧‧活塞桿
336‧‧‧漸變段
338‧‧‧螺栓

Claims (10)

  1. 一種高容量擠壓模具組件，包括：一修長的管狀區段，其具有一軸向長度、一較小直徑之入口端部及一較大直徑之出口端部，於一由該入口端部朝向該出口端部之方向中，設有在一由大約1-11度的角度漸進地分叉之內部搪孔；一外部熱交換夾套，其圍繞著該管狀區段，並可操作至承接冷卻水或蒸汽；至少一修長、可軸向地旋轉之螺桿區段，其在該管狀區段內，且具有一軸向螺桿長度，並設有一最接近至該管狀區段入口端部之較小直徑入口端部、與一最接近至該管狀區段出口端部之較大直徑出口端部，該螺桿區段包括一修長之軸桿，其設有向外延伸之螺旋狀梯級段，並沿著該軸桿之長度呈現複數個梯級段外部表面，於一由該螺桿區段入口端部朝向該螺桿區段出口端部之方向中，該等梯級段外部表面在一由大約1-11度的角度漸進地分叉；及一模具單元，其與該管狀區段出口端部結合，並具有複數穿過該模具單元之模具開口，且組構成橫越該等模具開口建立一壓力落差。
  2. 如申請專利範圍第1項之高容量擠壓模具組件，該管狀區段之軸向長度對該入口端部的內徑之L/D比率係由大約1.5-4。
  3. 如申請專利範圍第1項之高容量擠壓模具組件，該內部搪孔及該等梯級段外部表面在大體上相同或不同之角度 分叉。
  4. 一種食物擠壓機，包括：一修長之筒體，其呈現一入口端部及一出口端部；至少一修長、可軸向地旋轉、螺旋狀導程螺桿，其在該筒體內，且可操作至在壓力之下由該入口端部移動食物材料朝向及經過該出口端部；該筒體及螺桿可操作至升高通過該筒體的食物材料之溫度、及達成食物材料的至少大約百分之75的蒸煮；及一模具組件，其係耦接至該筒體之出口端部，且包括--一修長的管狀區段，其具有一軸向長度、一較小直徑之入口端部及一較大直徑之出口端部，於一由該入口端部朝向該出口端部之方向中，設有在一由大約1-11度的角度漸進地分叉之內部搪孔；一修長、可軸向地旋轉之螺桿區段，其在該管狀區段內，且具有一軸向螺桿長度，並設有一最接近至該管狀區段入口端部之較小直徑入口端部、與一最接近至該管狀區段出口端部之較大直徑出口端部，該螺桿區段包括一修長之軸桿，其設有向外延伸之螺旋狀梯級段，並沿著該軸桿之長度呈現複數個梯級段外部表面，於一由該螺桿區段入口端部朝向該螺桿區段出口端部之方向中，該等梯級段外部表面在一由大約1-11度的角度漸進地分叉；及一模具單元，其與該管狀區段出口端部結合，並具有複數穿過該模具單元之模具開口，且組構成橫越該等模具開口建立一壓力落差。
  5. 如申請專利範圍第4項之食物擠壓機，該管狀區段之軸向長度對該入口端部的內徑之L/D比率係由大約1.5-4。
  6. 如申請專利範圍第4項之食物擠壓機，在該內部搪孔內包括一對插在中間的螺桿元件，該等插在中間的螺桿元件配合地界定該螺桿區段，且呈現該梯級段外部表面。
  7. 如申請專利範圍第4項之食物擠壓機，可操作該擠壓機，以致在該筒體內所處理之食物材料的最大溫度係由攝氏100-150度。
  8. 一種由擠壓機筒體擠壓食物材料的方法，包括以下步驟：在壓力之下沿著一漸進地分叉、大致上截頭圓錐形的行進路徑移動該食物材料，該行進路徑被界定於一固定不動之管狀區段與在一內部搪孔內的至少一軸向地轉動、螺旋狀導程螺桿區段之間，該固定不動之管狀區段具有一軸向長度，並設有該內部搪孔，其呈現較小直徑入口端部及較大直徑出口端部，該分叉之行進路徑係於一由該入口端部朝向該出口端部之方向中在由大約1-11度之分叉角度；使來自該出口端部之食物材料傳送朝向及經過複數限制孔口之模具開口，以便橫越該等模具開口建立一壓力落差；及於該食物材料通過該筒體期間升高該食物材料之溫度，且達成該食物材料的至少大約百分之75的蒸煮。
  9. 如申請專利範圍第8項之由擠壓機筒體擠壓食物材料的方法，該分叉角度係由大約1.5-7度。
  10. 如申請專利範圍第8項之由擠壓機筒體擠壓食物材料的方法，包括在該筒體內將該溫度升高至攝氏100-150度之最大程度的步驟。
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