錐形桶式雙軸預處理機的制作方法
【專利說明】錐形桶式雙軸預處理機
[0001]交叉引用申請
[0002]本申請是要求申請日為2013年4月9日序號為S/N61/810，041的美國專利申請的權益的非臨時申請，所述美國專利申請通過完整地引用而在此被結合。
技術領域
[0003]本發明總體涉及一種改進的、錐形桶式雙軸預處理機，其具有經濟設計的同時仍然提供了動物飼料或人類食物材料的大批量預處理以在下游處理例如擠壓或制粒前潤濕和部分烹飪該材料。更為具體地，本發明涉及一種具有細長錐形桶的預處理機，所述錐形桶具有并排的聯通腔室，所述腔室具有細長的、軸向可旋轉的、非平行的、可在所述腔室內相對會聚的軸并且軸上具有多個向外延伸的混合元件或攪拌件。
【背景技術】
[0004]大多數飼料生產系統包括用于潤濕并且有時部分烹飪原始飼料成分(例如在寵物食物成分中可以找到相應數量的例如蛋白質、脂肪和淀粉)的預處理機。這種預處理機和下游處理裝置例如制粒機或擠出機匹配。總體上，這種類型的預處理機沿著殼體長度設置有用于在處理過程中噴射蒸汽和/或水的噴射口。能量的結合(熱能和機械能的)可用于部分糊化經過預處理機的材料(可作為淀粉含量的糊化程度測量)，但是在任何情況下提供便于下游處理所需要的水分。
[0005]預處理機已經發展了相當長的一段時間。一種早期類型的預處理機，名稱為溫格DC(ffenger DC)預處理機，其具有一對并排的具有相同橫截面面積的腔室，在每一腔室中有相應的軸，并且設置有多個向外延伸的、像葉片一樣的攪拌元件。這些類型的攪拌器能夠糊化原始成分至可能為20 %。
[0006]預處理機中的一個重要改進在美國專利N0.4，752，139中列出。這些預處理機，名稱為溫格DDCs (Wenger DDCs)預處理機，其具有同樣地帶并排腔室的殼體，但是其中的一個腔室具有比另一個更大的橫截面面積。另外，軸以不同的旋轉速度運行。這些類型的DDC單元可以實現原始材料30%級別的糊化。
[0007]在美國專利N0.7，674，492中可發現一個更近期的改進。這些預處理機與DDC型類似，但是每一軸設置有變速驅動裝置以允許相應的軸被調整，所述調整包括在預處理機運行期間的轉動速度和轉動方向。最新一代的預處理機由Wenger作為HIP預處理機商業化了，并且這些預處理機能夠實現50% -60%的糊化。
[0008]在美國專利N0.7，883，263中闡釋了預處理機的替代方案，其公開了錐形設計的單軸預處理機，即殼體以恒定角度從較大的輸入端至較小的輸出端變細。可轉動軸裝載數個向外延伸的攪拌件，所述攪拌件具有沿著殼體長度減小的高度以適應殼體的錐度。該預處理機特別為較便宜的、相對較低容量的擠出或造粒系統設計，但是仍然提供了食物或飼料成分較高級別的潤濕和預烹飪。
[0009]其它的現有技術參考文獻包括美國專利N0.617，983，N0.2,831, 663，N0.4，775，239，N0.5，161，888，N0.5，232，280，N0.5，460，448，N0.6，129，010, N0.6，609，819，N0.6，648，501 和 N0.7，322，738，和日本參考文獻 JP 06055050 和 JP 63151341。
【發明內容】
[0010]本發明提供了一種新穎的設計簡單的預處理機，其實現了所處理的食物或飼料材料中的高級別的潤濕和烹飪值。總體來講，本發明的預處理機包括細長的、錐形的、會聚的壁的殼體，所述殼體具有入口和相對的出口，所述殼體具有靠近所述入口的較大直徑端部、靠近所述出口的較小直徑端部、和位于殼體端之間的錐形壁部分。所述殼體限定一對細長的、錐形的、會聚的、并排的聯通腔室，所述腔室的截面優選為大致的截錐-圓形形狀。
[0011]—對細長的、軸向可轉動的、非平行的、相對會聚的軸沿著殼體腔室的長度延伸，每一軸支承多個軸向分隔開的、向外延伸的混合元件。所述混合元件在所述軸上相對地沿軸向偏移以避免在軸的旋轉期間混合元件之間的干涉，并且所述軸的混合元件為互相插入的關系以促進所處理材料的高度混合，并且阻止材料在殼體腔室之間的區域中結塊。混合元件的外側端部優選沿著殼體腔室的長度緊靠所述殼體腔室的內表面，該距離優選達到約半英寸。
【附圖說明】
[0012]圖1是根據本發明的改進的雙軸預處理機的透視圖，示出具有可選的改進的蒸汽/水噴射組件。
[0013]圖2是所述預處理機的俯視圖，預處理機殼體的上部部分被移除以示出所述雙軸/混合元件的內部結構；
[0014]圖3是示意圖，示出了聯接有下游擠出機的本發明的預處理機；
[0015]圖4是所述預處理機的仰視圖，示出頂部覆蓋件(蓋子)部分相對于預處理機殼體的剩余部分成分解關系。
[0016]圖5是所述預處理機的豎直截面圖，示出安裝在軸上的混合元件的互相插入以及殼體壁相對于混合元件外端的定向；
[0017]圖6是圖1中示出的改進的蒸汽/水噴射組件在部分分解后的主視圖；
[0018]圖7是在蒸汽/水噴射組件中使用的優選的靜態混合器元件的主視圖；和
[0019]圖8是示出了在圖6的蒸汽/水噴射組件中使用的優選的球閥的主視圖。
【具體實施方式】
[0020]參照圖1-2和4-5，可以看出示出了一種預處理機10，其設計為用于潤濕或部分烹飪食物或飼料材料(進給材料)，食物或飼料材料然后在下游設備例如擠出機或制粒機中處理。總體而言，預處理機10包括細長的錐形殼體12，所述殼體具有進口 14、出口 16和在所述進口和出口之間的中間通氣孔18。在內部，預處理機10具有一對細長的、可軸向轉動的、會聚的軸20和22，每一根軸設置有一系列向外延伸的混合元件或攪拌件24和26，混合元件或攪拌件24和26沿著每一軸的長度均勻地改變高度；所述混合元件24，26相對地軸向偏移以允許軸旋轉而沒有來自混合元件的干涉。
[0021]更詳細地，殼體12包括兩個細長的、錐形的、端-對-端互相連接的區段28和30。殼體區段28包括開孔的后壁32和向前的凸緣34。弧形的漸縮的側壁36在所述壁32和凸緣34之間延伸并且聯接至壁32和凸緣34，并且具有一對聯通的弧形部分38和40，所述弧形部分38和40具有截錐-圓形構型的橫截面(圖5)。在示出的實施例中，每一弧形壁部分38，40延伸有約260°的弧度。如所示出的，所述壁部分38，40的上端緊鄰并且協同定義細長的、狹窄槽(未示出)，而所述部分38，40的下端焊接在一起形成接頭44。
[0022]以類似的方式，殼體區段30具有后連接凸緣46、開孔前壁48和在法凸緣46和壁48之間延伸并且互相連接至凸緣46和壁48的錐形側壁50。如在區段28中的情況一樣，側壁50具有錐形的聯通的弧形部分52和54，弧形部分52和54延伸有約260°的弧度，具有在部分52，54的上端之間的細長的、狹窄槽(未示出)，和下端焊接在一起的接頭56。部分52，54也在凸緣46和48之間逐漸變細。區段28和30通過穿過匹配的凸緣34和46的合適連接件(未示出)而互相連接，以定義一對細長的、連續的、均勻變細的總體以標號58和60標記的弧形部分，所述弧形部分以3°的角度會聚。下部接頭44和56共同定義了沿著殼體12全部長度延伸的焊接接頭。類似地，上細長槽(未示出)定義了沿著殼體12的上部長度限定有效的連續的槽。
[0023]軸20和22在部分58和60中居中定位并且通過前軸承62和后軸承64支承。盡管未示出，合適的齒輪減速器和馬達裝置可操作地聯接至軸的最后端部以轉動所述軸。在示出的設計中，所述軸正反向(相向)轉動(即所述軸在相反的時鐘方向上轉動)，但是，如果希望，所述軸可以同向(即在相同的時鐘方向上)轉動。所述軸可定位為以角度3°會聚，所述角度與部分58和60的配置一致。
[0024]每一混合元件24，26包括連接至相應軸的內側桿66和在最外邊緣70終止的向外延伸的葉片68。如所示出的，葉片68全部定向于“中立”位置；但是，如果希望，所述葉片可分別定向于“正”位置，用于更快速將材料從入口 14移動至出口 16，或于“負”位置，在該位置材料流遲滯。可具體選擇所述葉片定向來增加或減少材料通過預處理機10的停留時間。
[0025]殼體區段28和30的上端設置有單個的分別附接的覆蓋組件72和74，它們封閉前述的狹窄槽。所述組件72包括頂板76，頂板76具有一對弧形的、向下且向內延伸的壁78，80，所述壁在接頭81處互相連接，所述壁和弧形部分38，40的上部分匹配。如示出的，進口 14由覆蓋件72支承。類似地，覆蓋件74具有頂板82和匹配的向下向內延伸的弧形壁84，86，所述壁在接頭87處終止。因此，接頭81和87封閉上部狹窄槽并且定義上部接頭，上部接頭與上文已描述的連續下部接頭相對。如所示出的，通氣孔18被支承在頂壁82上。
[0026]如在圖1和5-8中最佳不出的，預處理機10設置有改進的復合水分噴射組件88，其被固定至殼體區段28的弧形部分40。組件88的目的是在預處理機10的運行期間噴射流體例如水和/或蒸汽至殼體12。在已有的預處理機中，沿著預處理機殼體的長度設置一系列端口以用于該目的，設置噴頭和相關的管道以提供水分。但是，改進的組件88代替大部分的(如果不是全部的)該現有的噴射結構，使得設計更簡單、更便宜。
[0027]轉向圖6-8，其詳細地示出了復合組件88，復合組件88總體包括流體噴射閥組件90和靜態混合部分92。所述組件88設計為噴射多種混合流體例如蒸汽/水或蒸汽/水添加劑至預處理機10。如在下面更詳細地描述的，組件88簡化了流體噴射所需要的設備，更衛生，增加了預處理機的能量效率，并且導致了在預處理產品中與常規流體噴射設備相比具有較高含量的水分和/或較高等級的烹飪。
[0028]噴射閥組件90 (圖8)包括可選擇性致動的閥體94，所述閥體94具有帶向外延伸的、軸向可轉動的柄軸96的內部機械驅動裝置(為示出)。所述柄軸96