螺杆式擠壓機的製作方法

2023-05-06 23:36:41 2

專利名稱：螺杆式擠壓機的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種螺杆式擠壓機，具體地說是採用三螺杆的擠壓機和配套的擠
出、切割成型、塗覆等裝置來對預混合的米粉團或麵團進行加工的裝置，屬於食品加工技術 領域。
背景技術：
隨著對食品的營養的要求的日益增加，各種複合營養素的穀物產品及其生產方法 也迅速地發展著，從早期的酸預蒸法工藝、直接浸吸法和塗膜法等工藝，發展到如今比較完 備的從穀物粉碎一預處理一與營養素混合一擠壓一切割成型一乾燥一篩選一按比例配 米，最後得到營養素強化複合穀物的工藝流程。 而其中的擠壓-切割成型的步驟是生產過程中的重要環節，一般採取的單螺杆或
者雙螺杆擠壓機，將穀物粉末的水合物擠壓後通過一定的形狀模具，經切割而得到所需要
的形狀、尺寸的穀物類食品，並在相應的傳送帶上進行輸送，直至檢驗和包裝步驟。 參見附圖1，國際公開文本(W001/72151)公開了一種一體化的複合穀物混合、擠
壓、成型設備。包括原料混合裝置，雙螺杆擠壓機，擠出裝置，切割成型設備。其中的原料混
合裝置與雙螺杆擠壓機，通過連通的垂直輸送管道相連，並且在管道中設有控制閥，以調整
預混原料進入擠壓機的速度以及產品效率。雙螺杆擠壓機中平行布置有兩個螺紋相互咬合
的螺杆，相向轉動，使由上而下輸送的物料能夠進行充分地壓實和輸送。在擠壓機的末端具
有擠出盤，擠出盤上開設有多個擠出孔，緊貼擠出孔處設置有切割裝置，能夠將擠壓出的條
狀物料切割成所需要的長條狀、粒狀或片狀產品，以符合各種穀物複合產品的需要。 參見附圖2，美國專利(US5350585)公開一種擠壓機的雙螺杆結構。所述的雙螺杆
結構分為多段，其螺紋密度均不一致，以配合擠壓過程中的各個階段的需要。同時，螺杆中
也開設有空洞，以便於物料在螺杆擠壓機中充分混合。 然而，傳統的單螺杆或雙螺杆擠壓機有一些不足 1、傳統的雙螺杆擠壓機的螺杆直接放置於橢圓形或圓形截面的腔體中，再擠壓和 輸送過程中，物料易於在某些部位產生堆積，從而使擠壓效果降低。 2、並且由於螺杆腔體內經常有堆積現象，而長期未能得到充分擠壓的這些堆積 物，經過一段時間後會凝結成塊，從而影響整體產品產出效率以及產品的均勻程度，需要經 常清理。然而傳統的雙螺杆擠壓機的螺杆更換過程困難，且在停機之後，螺杆因相互咬合的 結構，依然會產生機械轉動，容易造成事故。 3、傳統單螺杆或者雙螺杆的擠壓結構的擠壓效率提高只能通過增加螺杆尺寸而 得到，然而隨著螺杆尺寸的增加會導致整個設備的擠壓效率和擠壓質量的下降。

實用新型內容本實用新型提供了一種螺杆式擠壓機，依次包括進料裝置(20)，螺杆擠壓機 (IO)，擠出模具(40)，切割裝置(30)，迴轉馬達箱(50)，以及塗覆裝置，其中所述進料裝置(20)為帶有流量控制閥和監測設備的進料漏鬥；所述螺杆擠壓機(10)包括安裝螺杆的腔 體，支撐支柱，以及與腔體內部相互密閉咬合的多根螺杆；所述擠出模具(40)共有兩個擠 出盤(41)，擠出盤為錐臺形狀，且擠出口分布在圓盤的外環面上；所述切割裝置(30)，包括 切割刀(31)，切割刀移動軌道(32)，所述切割刀(31)緊貼擠出盤設置； 所述的螺杆擠壓機(10)的腔體內包括有三根螺杆； 所述的螺杆擠壓機(10)與擠出模具(40)相接臨處，設有擠出連接部(60)。 上述的螺杆式擠壓機，其中，所述的基礎連接部包括上層坡面(61)，和下層出口 (62)，用於將物料集中至底部進行輸送。 上述的螺杆式擠壓機，其中，所述的三根螺杆組成三螺杆結構，且三根螺杆分上層 螺杆組與下層螺杆兩層排布； 上層螺杆組包括第一上層螺杆(1)和第二上層螺杆(2)，其兩根上層螺杆之間無 接觸，兩根螺杆的轉動方向相一致；下層螺杆(3)與上層螺杆(1，2)分別密閉咬合，且下層 螺杆轉動方向為與上層螺杆方向相反。 上述的螺杆式擠壓機，其中，，所述的上層螺杆(1，2)的軸心與下層螺杆軸心連線 所成的夾角為75-85° 。 上述的螺杆式擠壓機，其中，，所述擠壓機為三螺杆擠壓機(10)，包括三根構成螺 杆組的擠壓螺杆(1，2，3)以及一個進料槽口 (5)，所述進料槽口為錐頂向下的圓錐形漏鬥。 上述的螺杆式擠壓機，其中，所述的三螺杆結構，位於下方的螺杆作為主動螺杆， 由驅動馬達驅動；位於上方的兩根螺杆作為從動螺杆，由相互咬合的螺紋帶動轉動。 上述的螺杆式擠壓機，其中，所述的三螺杆結構，螺杆組的共三根螺杆，由驅動馬 達通過調速一致的齒輪驅動。 上述的螺杆式擠壓機，其中，所述的螺杆擠壓機(10)的腔體內具有一內層腔體， 同內部螺杆整體結合；內層腔體的形狀緊貼螺杆結構的邊緣設置；內層腔體(6)外還設有 一外層腔體(7)，所述內層腔體內密封有雙螺杆結構，且支撐於外層腔體(7)之間。 上述的螺杆式擠壓機，其中，在所述的內層腔體與外層腔體之間還設有一溫度調 節設備(8)。 上述的螺杆式擠壓機，其中，所述的溫度調節設備為電加熱裝置，且沿螺杆腔體軸 向分段布置有多個分別調控的溫度控制裝置。 上述的螺杆式擠壓機，其中，所述的擠壓成型設備包括兩組或以上的螺杆擠壓機 (IO)，兩組擠壓機相向布置，共用同一個擠出模具(40)，所述的兩個擠出盤(41)與螺杆擠 壓機正交分布。 上述的擠壓成型裝置，其中，所述的螺杆擠壓機(10)在更換螺杆過程中，將所述
的內層腔體與螺杆整體取出，實現所述螺杆組整體替換。 通過本實用新型所採用的技術方案，可以得到以下優點 1、提高擠壓效率和空間的利用率，能夠在不擴大設備佔用面積的情況下有效增加 單臺擠壓設備的最高產率。 2、減少物料堆積現象，並且降低了螺杆清洗更換的頻率。 3、便於螺杆的整體更換和修理，避免更換螺杆過程中產生的安全問題，並且可以 在不停機的情況下實現對外部腔體以及溫度控制、檢測裝置的檢驗檢修。[0029] 4、為擠壓成型的過程中的分段控制和檢修，提供了可能性。

[0030]圖1現有技術的擠壓機；圖2現有技術的雙螺杆結構；圖3本實用新型擠壓成型設備的水平視圖；圖4本實用新型擠壓成型設備的俯視圖；圖5本實用新型的螺杆擠壓機截面圖；圖6本實用新型的雙擠壓機正交分布圖；圖7本實用新型的螺杆擠出結構圖；圖8本實用新型的組合螺杆擠壓機的溫控裝置相對於其中一根螺杆的分布圖。
具體實施方式參見附圖3及附圖4，為本實用新型擠壓裝置水平流程圖以及設備的俯視圖。包括 進料裝置(20)，螺杆擠壓機(10)，擠出模具(40)，切割裝置(30)，迴轉馬達箱(50)，其中，所 述進料裝置(20)為帶有流量控制閥和監測裝置的進料漏鬥；所述螺杆擠壓機(10)包括安 裝螺杆的腔體，支撐支柱，以及與腔體內部相互密閉咬合的多根螺杆；所述擠出模具(40) 共有兩個擠出盤(41)，擠出盤為錐臺形狀，且擠出口分布在圓盤的外環面上；所述切割裝 置(30)，包括切割刀(31)，切割刀移動軌道(32)，所述切割刀(31)緊貼擠出盤設置。物料 通過進料裝置(20)進入螺杆擠壓機(IO)，螺杆擠壓機中有雙螺杆或多螺杆結構進行水平 的擠壓和輸送，並且將所述物料最終堆積至靠近擠出模具(40)的一端，通過持續的螺杆轉 動過程，將物料推擠入擠出模具，並且經由模具內的擠出孔，所述擠出孔分布在圓形的擠出 盤(41)上，並且將物料由此擠出。所述擠出盤，通過一轉動軸，與外部的迴轉馬達箱(50) 通過轉動軸(51)相連接，通過馬達的轉動軸的軸向傳動，使擠出盤以一定的速率轉動。根 據馬達的調速，將所述擠出盤的轉速控制在35RPM至85RPM之間，並且優選轉速為45RPM至 55RPM。 擠出模具(40)設備共有兩個擠出盤(41)，擠出盤均為錐臺形狀，且在擠出模具的 一側口徑較小，而在遠離擠出模具的一側口徑較大。且擠出盤上分布有擠出口 (42)，擠出口 分布在圓盤的外環面上。本實用新型優選的擠出孔布置方式，如圖3所示的擠出圓盤(41) 上，擠出口 3個一組排列，且每組的3個擠出口沿圓盤切線方向布置。可相對於圓盤按一定 角度分配，如90。夾角，共分配4組。或者也可以採取120。夾角分配3組或者60。夾角 分配6組等其他均布方式。擠出盤(41)的直徑一般選擇為15至65釐米之間，優選為15 釐米至30釐米直徑的擠出盤。擠出口 (42)的直徑控制為1毫米至15毫米之間，根據不同 的產品要求可選擇具有不同的直徑擠出孔的擠出盤作為替換。其中優選用於製造生產復原 米粒設備的擠出口的孔直徑為1. 2毫米或3. 8毫米，以使成品最終粒度能夠接近天然大米。 所述擠出口的形狀也可採用正方形、長方形、橢圓形等其他形狀。 本實用新型的擠壓裝置中的切割裝置中，切割刀(31)由移動軌道(32)引導作水 平移動，移動軌道通過安置於切割裝置中的傳動馬達及傳動帶控制促使切割刀作水平橫向 往復移動；切割刀的往復運動平面與所述基礎圓盤的圓盤面之間的距離控制在2 12毫米之間。其中優選的範圍為2 5毫米。同時，在所述的切割裝置上，在切割刀上的移動軌道 內設置有抗震及緩衝結構，例如緩衝墊、緩衝彈簧，以及在所述移動軌道和切割刀之間以緩 衝材料製成的抗震槽。同時，切割刀的長度大於擠出圓盤直徑，且其下端應低於圓盤底端的 位置。切割刀的長度應儘可能短，以減少震動震幅也便於切割過程流暢進行。切割刀的長 度一般為35至75釐米之間，優選為大於擠出圓盤直徑8至10釐米，且下端低於擠出圓盤 2至2. 5釐米。 參見圖5，為本實用新型優選實施例的組合螺杆式擠壓機的截面視圖，所述的螺杆 擠壓機(10)的腔體內具有一內層腔體(6)，同內部螺杆(1，2，3)整體結合，還包括一個進料 槽口 (5)，用於讓預混原料進入擠壓設備；內層腔體(6)的形狀緊貼螺杆結構的邊緣設置； 內層腔體(6)外還設有一外層腔體(7)，所述內層腔體內密封有三根螺杆組成的三螺杆結 構，且支撐於外層腔體(7)之間。且三根螺杆分上層螺杆組(1，2)與下層螺杆(3)兩層排 布。其中，上層螺杆組包括第一上層螺杆(1)和第二上層螺杆(2)，兩根螺杆高度相同，相互 不接觸，且轉動方向相同，物料通過進料槽口 (5)落入上層螺杆之間，經過螺杆擠壓和碾磨 進入腔體中間區域。下層螺杆(3)與上層螺杆組(1，2)分別咬合，下層螺杆(3)的轉動方 向與上層螺杆組的轉動方向相反。兩根上層螺杆的軸心與下層螺杆軸心連線所成的夾角為 75-85° ，其中優選80-83° 。所屬螺杆擠壓機的底部設有恆溫層(9)，內填充有恆溫液體或 蒸汽，以保證裝置的整體溫度在大於4(TC。 因此，進入中間區域的物料由下層螺杆與第二上層螺杆(2)擠壓後部分進入螺杆 組底部，其餘部分進入第二上層螺杆(2)的傳輸軌跡中。隨後，底部的物料經第一上層螺 杆(1)共同擠壓後，部分進入第一上層螺杆中，再次與下層螺杆進行擠壓；其餘部分則進入 中間區域。進入中間區域的物料以及直接由進料槽口落入的物料，經由下層螺杆和第二上 層螺杆擠壓，分別進入底部和第二上層螺杆中。值得注意的是，在此種三螺杆結構的擠壓機 中，物料駐留在下層螺杆中輸送擠壓的時間所佔比重較多，佔總體的65% 80%，而只有 部分物料經過擠壓回到上層螺杆中，同時與物料本身的粘度特性有關，粘度較大的物料，進 入上層螺杆擠壓的比例會較大。 因此，除了常規的利用齒輪結構達到同時驅動三根螺杆的轉動驅動裝置來實施擠 壓外，也可以通過僅驅動下層螺杆的方式來進行使上方兩根螺杆沿螺紋從動，實現物料的 擠壓，並有效地減小過多空轉和功率消耗，實現輸出功率的最大限度的利用。 在所述的內層腔體和外層腔體之間具有固定結構，以維持兩層腔體的穩定，固定 結構為固定法蘭、固定支架等常規機械構型；並且所述固定結構也可以為多孔材料製成的 緩衝層。並且，在所述的外層腔體與內層腔體的底部空隙中，設置有溫度調節裝置(S)，具體 來說為加熱裝置，可選擇為電阻絲加熱器或者蒸汽噴孔，並且通過設置在擠壓機軸向不同 位置的溫度傳感器來檢測各段的溫度。再由設置在軸向各段的加熱裝置，通過電熱控制電 路或者蒸汽閥門來調節，達到多段溫度控制，便於對不同擠壓程度和位置的擠壓產品進行 溫度控制。 參見圖7，為本實用新型的三螺杆疊置的擠壓機的內部螺杆透視圖及擠出口結構 視圖，其中，第二上層螺杆2與另一根第一上層螺杆1(圖中未示出)處於同一水平高度，且 與下層螺杆3疊置。在螺杆擠壓機的出口處，與相應的擠出模具之間，具有擠出連接部60， 擠出連接部60與螺杆的內層腔體6形狀匹配地形成，且其截面形狀也同螺杆擠壓機的截面形狀相一致，為上大下小的結構。而在水平方向上，該擠出連接部60的側面形狀如圖7所 示，其上層坡面61用於將由擠壓螺杆1， 2擠壓出的物料向底部堆積，並最終通過底部出口 62將物料擠壓進入擠出模具中。根據實踐發現，本實用新型的三螺杆擠壓機的物料擠出過 程中，由於重力左右及此種螺杆擠壓機的螺杆布置方式，越70%物料將從底部最終擠出擠 壓機，因而，為了使物料能夠更有效地輸送至擠出模具中，帶有坡面和底部出口的擠出連接 部60作為中間模塊設置在擠壓機的出口處，以便於更有效地對擠出物料進行預收集，提高 擠壓效率。 參見圖8，為本實用新型的分段加熱螺杆裝置的視圖，如圖所示，僅標識出一根下 層螺杆(3)，每根螺杆都被分為多段，包括擠壓末端(106)，沿軸向依次分布有第一擠壓段 (IOI)，第二擠壓段(102)，第三擠壓段(103)，第四擠壓段(104)和第五擠壓段(105)。每 段擠壓段的螺紋密度均不相同，其中最靠近末端(106)的第一擠壓段螺紋密度最大，其次 是第二擠壓段和第四擠壓段，第三擠壓段及第五擠壓段螺紋密度較小。並且，在相應的各擠 壓段的附近，也逐段分配有加熱裝置(8)，並且具體可根據不同的擠壓段，分為第一加熱裝 置(81)，第二加熱裝置(82)，第三加熱裝置(83)，第四加熱裝置(84)，第五加熱裝置(85)。 並且，所述的加熱裝置處於兩根螺杆下方中間，各自由單獨的溫度調節裝置控制。在本實用 新型中，所述的加熱裝置為盤繞的熱電阻，並且在相應的加熱裝置處均設有溫度傳感器，以 便於調節各具體點位的溫度情況，可以實現階梯狀控溫。螺杆擠壓機的擠壓溫度一般控制 在45-6(TC，其中在物料進入的第五擠壓段處，溫度控制在45-5(TC，第四擠壓段處溫度為 50-55t:，第三擠壓段處溫度為45-55t:，第一及第二擠壓段溫度為55_60°C 。 參見圖6，為本實用新型的雙擠壓機正交分布結構圖。包括兩組的螺杆擠壓機 (IO)，兩組擠壓機相向布置，共用同一個擠出模具(40)，所述的兩個擠出盤(41)與螺杆擠 壓機正交分布。同時，也可以採取上下分層方式來實現兩組以上的螺杆擠壓機(10)共用同 一擠出模具(40)，並且所述擠出模具(40)的內壁需經過擴容和結構強化，以使其能夠承受 多組擠壓機共同產生的巨大壓力。 本實用新型的螺杆式擠壓機，其中，所述的擠壓成型裝置包括兩組或以上的螺杆 擠壓機(IO)，兩組擠壓機相向布置，連通至同一個擠出模具(40)，所述的兩個擠出盤(41) 與螺杆擠壓機正交分布。 上述的螺杆式擠壓機，其中，所述的螺杆擠壓機(10)在更換螺杆過程中，通過停 止螺杆驅動軸，隨後將螺杆與包覆在螺杆外側的內層腔體共同鬆開至一定程度，即離開驅 動軸固定部位25至50釐米處，以機械臂或者吊掛系統，將螺杆內層腔體與內部的螺杆同時 替換，並將新的螺杆腔體與螺杆安裝至機械設備之上。 在螺杆的內層腔體上設有拆卸槽，拆卸槽沿軸向分布，位於兩個螺杆接觸點的切 面方向上。並且，通過將拆卸槽沿其長度方向切割破壞後，可將內層腔體打開，從而取出分 別包覆在腔體內的螺杆，單獨清洗和維護。並可以套上新的內層腔體來循環使用。 本實用新型的擠壓成形裝置，其中，所述的切割裝置下方，設置有傳送裝置，傳送 裝置承接切割裝置切割成型的產品，運送至一烘乾處理裝置。傳送裝置更具體地為一傳 送帶，其位於擠出口的正下方，且外側包覆有漏鬥狀箱體，以避免產品擠出後散落於傳送帶 外。 傳送帶的傳送方向上，還設置有液膜塗覆系統或者噴塗系統，將可食用的塗膜、食
7用油、油脂等塗覆材料塗覆於產品顆粒上。 塗覆膜可以起到防止穀物水合物的相互粘連、與機器的粘連，進一步防止後續幹 燥過程中可能發生的開裂，也利於維持顆粒狀的穀物水合物的形狀。 上述內容為本實用新型的具體實施例的列舉，對於其中未詳盡描述的設備和結 構，應當理解為採取本領域已有的普通設備來予以實施。
權利要求一種螺杆式擠壓機，依次包括進料裝置(20)，螺杆擠壓機(10)，擠出模具(40)，切割裝置(30)，迴轉馬達箱(50)，以及塗覆裝置，其特徵在於所述進料裝置(20)為帶有流量控制閥和監測設備的進料漏鬥；所述螺杆擠壓機(10)包括安裝螺杆的腔體，支撐支柱，以及與腔體內部相互密閉咬合的多根螺杆；所述擠出模具(40)共有兩個擠出盤(41)，擠出盤為錐臺形狀，且擠出口分布在圓盤的外環面上；所述切割裝置(30)，包括切割刀(31)，切割刀移動軌道(32)，所述切割刀(31)緊貼擠出盤設置；所述的螺杆擠壓機(10)的腔體內包括有三根螺杆；所述的螺杆擠壓機(10)與擠出模具(40)相接臨處，設有擠出連接部(60)。
2. 如權利要求l所述的螺杆式擠壓機，其特徵在於，所述的擠出連接部(60)包括上層 坡面(61)，和下層出口 (62)，用於將物料集中至底部進行輸送。
3. 如權利要求1所述的螺杆式擠壓機，其特徵在於，所述的三根螺杆組成三螺杆結構， 且三根螺杆分上層螺杆組與下層螺杆兩層排布；上層螺杆組包括第一上層螺杆(1)和第二上層螺杆(2)，其兩根上層螺杆之間無接觸， 兩根螺杆的轉動方向相一致；下層螺杆(3)與上層螺杆(1，2)分別密閉咬合，且下層螺杆轉 動方向為與上層螺杆方向相反。
4. 如權利要求2所述的螺杆式擠壓機，其特徵在於，所述擠壓機為三螺杆擠壓機(10)， 包括三根構成螺杆組的擠壓螺杆(1，2，3)的三螺杆結構以及一個進料槽口 (5)，所述進料 槽口為錐頂向下的圓錐形漏鬥。
5. 如權利要求4所述的螺杆式擠壓機，其特徵在於，所述的三螺杆結構，位於下方的螺 杆作為主動螺杆，由驅動馬達驅動；位於上方的兩根螺杆作為從動螺杆，由相互咬合的螺紋 帶動轉動。
6. 如權利要求4所述的螺杆式擠壓機，其特徵在於，所述的三螺杆結構，螺杆組的共三 根螺杆，由驅動馬達通過調速一致的齒輪驅動。
7. 如權利要求1至6中任意一項所述的螺杆式擠壓機，其特徵在於，所述的螺杆擠壓 機(10)的腔體內具有一內層腔體，同內部螺杆整體結合；內層腔體的形狀緊貼螺杆結構的 邊緣設置；內層腔體(6)外還設有一外層腔體(7)，所述內層腔體內密封有雙螺杆結構，且 支撐於外層腔體(7)之間。
8. 如權利要求7所述的螺杆式擠壓機，其特徵在於，在所述的內層腔體與外層腔體之 間還設有一溫度調節設備(8)，所述的螺杆擠壓機(10)底部有恆溫層(9)。
9. 如權利要求8所述的螺杆式擠壓機，其特徵在於，所述的溫度調節設備為電加熱裝 置，且沿螺杆腔體軸向分段布置有多個分別調控的溫度控制裝置。
10. 如權利要求9所述的螺杆式擠壓機，其特徵在於，所述的擠壓成型設備包括兩組或 以上的螺杆擠壓機(IO)，兩組擠壓機相向布置，共用同一個擠出模具(40)，所述的兩個擠 出盤(41)與螺杆擠壓機正交分布。
專利摘要本實用新型提供了一種多螺杆擠壓成型設備，依次包括進料設備(20)，螺杆擠壓機(10)，擠出模具(40)，切割設備(30)，迴轉馬達箱(50)，以及塗覆設備，所述的多螺杆擠壓機(10)的腔體內包括有三根螺杆。螺杆擠壓機(10)的腔體內具有一內層腔體，同內部螺杆整體結合；此外還設有一外層腔體(7)，三根螺杆組成三螺杆結構，上下分層設置，下層一根螺杆與上層兩個螺杆分別密閉咬合。採用了這種三螺杆的結構，使得本實用新型的多螺杆擠壓成型設備。提高擠壓效率和空間的利用率，能夠在不擴大設備佔用面積的情況下有效增加單臺擠壓設備的最高產率。
文檔編號A23L1/10GK201451288SQ2009200688
公開日2010年5月12日 申請日期2009年3月13日 優先權日2009年3月13日
發明者劉 英 申請人:上海亦晨信息科技發展有限公司