改進的擠壓系統預調質器的制造方法
【專利說明】改進的擠壓系統預調質器
[0001 ] 本發明專利申請是國際申請號為PCT/US2011/047111，國際申請日為2011年8月9 日，進入中國國家階段的申請號為201180021519.2，名稱為"改進的擠壓系統預調質器"的 發明專利申請的分案申請。 發明領域
[0002] 本發明廣泛地關注與諸如擠壓機或制粒機的下游處理設備結合使用的預調質器， W便提供動物飼料或人類食物原料的預煮熟度和濕度。更具體地，本發明關注運類預調質 器W及包括該預調質器的擠壓系統，其中該設備具體設計成與低能力、低成本的擠壓器一 起使用W提供飼料原料的充分濕潤。
【背景技術】
[0003] 大部分飼料生產系統包括用于濕潤且有時部分地煮熟初始飼料原料(例如，諸如 將在寵物食物原料中存在的相應量的蛋白質、脂肪和淀粉)的預調質器。運類預調質器與諸 如制粒機或擠壓機的下游處理設備配合。通常，運類預調質器沿外殼的長度設有噴射口用 來在處理過程中噴射蒸汽和/或水。組合的能量(熱能和機械能)可用來使通過預調質器的 原料部分地糊化，測量為淀粉含量的糊化度，但在任何情形下提供便于下游處理所需的濕 度。
[0004] 預調質器技術已經發展很長一段時間。一種早期類型的預調質器，稱為溫吉爾DC 預調質器，具有一對相同橫截面面積的并排式的腔室，每個腔室內有相應的軸，且軸裝配有 多個向外延伸的葉片狀混合件。運些類型的預調質器能夠使初始原料糊化到約20%的水 平。
[000引對預調質器顯著的改進在美國專利申請第4752139號中例示。運些稱為溫吉爾DDC 的預調質器具有類似現有并排式腔室的外殼，但其中一個腔室的橫截面面積大于另一個。 另外，軸W不同的轉速運行。運些類型的DDC單元能夠使初始原料達到30%左右的糊化度。 美國專利申請第7674492號中披露更新的改進。運些預調質器類似于DDC型，但每根軸裝配 有變速驅動，在預調質器運行過程中該變速驅動允許同時調節相應軸的轉速和轉動方向。 該最新一代的預調質器由溫吉爾作為HIP預調質器供應到市場，且運些調質器能夠實現50-60%的糊化度。
[0006] 如可理解的，每種后續代的預調質器制造更復雜和更昂貴。例如，簡單的DDC預調 質器將賣約60000美元，而HIP型將花費約150000美元。
[0007] 上述的DDC和HIP預調質器通常設計成用于每小時10噸及W上的高通過量擠壓系 統。然而，初級擠壓系統的容量低得多(例如，每小時4噸）。運些較小系統通常因系統的總成 本太高而不設有上述預調質器。因此，在運些低能力系統中，已經習慣使用非常簡單的、單 軸攬拌機代替預調質器。運些攬拌器因相對便宜而不能有效提供下游擠壓所要求的濕度和 糊化度。運些單元主要由于它們具有非常低的生產停留時間的事實而通常是低于15%的糊 化度。過去已知的是裝備攬拌器和具有內部擋板或類似結構的低容易預調質器W盡力實現 更高的停留時間。運些權宜之計取得僅有限的成功，但此外產生產品堆積的區域，從而需要 經常清掃。
[0008] 因此本領域中有對有效、低成本預調質器的需求，該調質器可實現通常與更復雜 飼料處理系統一起使用的更高容量調質器的濕度和糊化度特性。
【發明內容】
[0009] 本發明克服W上概述的問題并提供可操作地使飼料原料在諸如擠壓機或制粒機 中的下游處理之前濕潤的預調質器。通常來說，本發明的預調質器包括具有入口和相對出 口的細長外殼，外殼具有靠近入口的較大直徑端部和靠近出口的較小直徑端部，而錐形壁 部分在外殼端部之間。至少一根細長的、可軸向轉動的軸沿外殼的長度延伸并具有多個由 軸支承的軸向間隔開、向外延伸的混合件且每個混合件具有遠離軸的外邊緣。混合件的間 隔開的外邊緣沿外殼錐形部分的長度協配地限定錐形。
[0010] 較佳的形式中，預調質器僅裝配有單個軸且該軸與驅動器聯接使軸W從約400-900巧m、更佳地是從約600-85化pm的速度轉動。另外，外殼壁橫截面基本上是圓形且其整個 長度W從約2-9°的角度、更佳的是從4-8°逐漸成錐形。外殼有利地具有從約3-8、更佳地是 從約4-7的L/D比，其中L是外殼端部之間的外殼長度，而D是外殼較大直徑端部的直徑。
[0011] 本發明的預調質器的主要優點是由于其與向外延伸的混合件聯接的錐形設計，從 而實現實質的停留時間。運樣，預調質器可操作成使其中的飼料原料停留從約0.6分鐘到-4 分鐘的時間，更佳地是從約1-3分鐘的時間。運樣，飼料原料的基本濕度達到按重量計較佳 地至少約18%，更佳地從約20-40%濕基(濕度基準）。在運方面，顯著的是預調質器的攬拌 軸裝配有向外延伸的混合件，較佳地是攬拌器或獎葉狀設備形式的混合件沿軸的長度間隔 開并繞其周界周向地間隔。運是與裝配有相應錐形的、連續的、螺旋螺紋螺桿的錐形擠壓機 設備相反的。運類設備不提供必需的停留時間度，因為它們提供與間隔開的混合件相比多 得多的正向輸送動作。
[0012] 本發明還提供由預調質器W及擠壓機構成的完整擠壓系統，該擠壓機可操作地與 預調質器的出口聯接并包括具有與預調質器出口連通的入口的細長圓筒W及與圓筒入口 間隔開的受限制的孔狀模具出口。至少一個細長的、可軸向轉動的、螺旋螺紋的螺桿組件在 圓筒內且可操作成將預調的原料從預調質器向受限制的孔狀模具出口移動并通過。
【附圖說明】
[0013] 圖1是根據本發明的優選預調質器的立體圖；
[0014] 圖2是圖1中所示預調質器的垂向剖視圖；
[001引圖3是沿圖2的線3-3截取的垂向剖視圖；
[0016] 圖4是具有相對長的獎葉部件的預調須器的若干獎葉狀混合件中的一個的正視 圖；
[0017] 圖5是具有相對短的獎葉部件的預調質器的若干獎葉狀混合件的一個的正視圖；
[0018] 圖6是可操作地安裝在單一螺桿擠壓機上游的圖1所示的預調質器的正視圖。
【具體實施方式】
[0019] 現轉向附圖，根據本發明的預調質器10在圖1-3中示出。預調質器10主要包括細長 的、逐漸成錐形的外殼12,外殼12具有基本上圓形橫截面的外殼壁14、大直徑的端部壁16， W及相對較小直徑的端部壁18外殼壁14具有鄰近壁16的原料入口 20W及靠近壁18的向下 敞開的出口 22。外殼壁由此限定截頭圓錐形的內部腔室24。如所示，外殼12由L形的安裝件 26、28支承。為了允許可選擇地將蒸汽和/或水噴入腔室24，第一系列的入口端口 30沿外殼 壁14的頂部設置，而第二系列端口 32W與外殼壁14成基本上相切關系的方式位于外殼壁14 的下部。清理口 34較接地固定到外殼壁14的頂部且可打開W便于進入腔室24。
[0020] 預調質器10還包括基本上沿腔室24的中屯、線延伸整個腔室24長度的細長軸36。軸 36的外側端部38和40由分別支承在端部壁16和18上的軸承結構件42和44可轉動地支承。驅 動組件(未示出）可操作地聯接到軸36的端部38 W便W相對高的速度(例如，400-900rpm)轉 動軸36。運類驅動組件通常包括驅動電動機和減速齒輪組件。或者，在本上下文中可使用變 速驅動，W便允許無限調節軸的轉動速度W及控制軸的轉動方向。
[0021] 多個向外延伸的獎葉狀混合件46沿軸長度固定到軸36。每個混合件46包括螺紋柄 48W及基本上平面的獎葉部分50,該獎葉部分50具有相對側邊緣50a和50b且寬度大于柄48 的寬度。如圖2中最佳所示，每個柄部分旋入軸36中的適當螺紋孔52,而獎葉部分50相對軸 36的縱向軸線基本上徑向延伸。參照圖3,將觀察到混合件46沿軸36的長度側向間隔開的， 而且還繞軸周界周向地隔開。每個獎葉部分50具有最外邊的邊緣54,該邊緣54緊鄰(較佳地 是不大于約1/2英寸)外殼壁14的內表面定位。混合件46的軸向間隔開的外邊緣54協配地限 定錐形，該錐形的較佳形式與外殼壁14的錐形基本上相同。為了實現運一目的，多個混合件 46從靠近端部壁16的點到靠近端部壁18的軸36的遠端具有不同的總體長度。運種尺寸不同 在圖4和5中示出，其中將看到比較的混合件的柄48和獎葉部分50的長度都是不同的。
[0022] 為了調整原料通過預調質器的停留時間，可改變相應獎葉的定向。例如，圖2中，所 有的混合件46定向在相對軸36的轉動方向和軸的縱向軸線的中性位置（即，獎葉部分50位 于垂直于軸的軸線的平面）。如果希望使原料減速流過腔室24,某些或所有混合件46就可定 向在負角度位置。例如，如果軸36W順時針方向轉動(見圖3)，使流動減速的混合件可定向 在一個角度，使得邊緣50a比相對邊緣50b更靠近端部壁16,且獎葉部分50的平面將處于一 個相對于軸的縱向軸線的角度。流動減緩的程度將取決于負向定位的混合件的數量W及其 角度定向；通常，運個角度相對于軸的縱向軸線成約2-20°。
[0023] 類似方式，如果希望提高原料通過腔室24的流速，某些或所有的混合件46就可定 位在正向增流位置。該位置與負向位置相對，且在W上給出的實例中，增流的混合件46將W 一定角度定向使得邊緣50化k相應的邊緣50a更靠近壁16,而獎葉部分的平面將處于一個相 對于軸的縱向軸線的角度。
[0024] 在很多情形中，建議設置一定數量的混合件46,運些混