专利名称：整合式成型机的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种一体化挤压成型设备，具体地说是采用螺杆挤压机和配套的 挤出、涂覆、切断等装置来对预混合的米粉团或面团进行加工的设备，属于食品加工技术领 域。
背景技术：
随着对食品的营养的要求的日益增加，各种复合营养素的谷物产品及其生产方法 也迅速地发展着，从早期的酸预蒸法工艺、直接浸吸法和涂膜法等工艺，发展到如今比较完 备的从谷物粉碎一预处理一与营养素混合一挤压一成型一干燥一筛选一按比例配米，最 后得到营养素强化复合谷物的工艺流程。而其中的挤压-成型的步骤是生产过程中的重要环节，一般采取的单螺杆或者双 螺杆挤压机，将谷物粉末的水合物挤压后通过一定的形状模具，经切割而得到所需要的形 状、尺寸的谷物类食品，并在相应的传送带上进行输送，直至检验和包装步骤。参见附图1，国际公开文本(W001/72151)公开了一种一体化的复合谷物混合、挤 压、成型设备。包括原料混合装置，双螺杆挤压机，挤出装置，切割成型设备。其中的原料混 合装置与双螺杆挤压机，通过连通的垂直输送管道相连，并且在管道中设有控制阀，以调整 预混原料进入挤压机的速度以及产品效率。双螺杆挤压机中平行布置有两个螺纹相互咬合 的螺杆，相向转动，使由上而下输送的物料能够进行充分地压实和输送。在挤压机的末端具 有挤出盘，挤出盘上开设有多个挤出孔，紧贴挤出孔处设置有切割装置，能够将挤压出的条 状物料切割成所需要的长条状、粒状或片状产品，以符合各种谷物复合产品的需要。参见附图2，美国专利(US5350585)公开一种挤压机的双螺杆结构。所述的双螺杆 结构分为多段，其螺纹密度均不一致，以配合挤压过程中的各个阶段的需要。同时，螺杆中 也开设有空洞，以便于物料在螺杆挤压机中充分混合。然而，传统的螺杆挤压成型机仍有一些不足1、对于长条状物料需要进行切断，而传统的设备采用机械刀具进行切割其精确度 和清洁难以保证。2、传统的螺杆挤压机的螺杆直接放置于椭圆形或圆形截面的腔体中，再挤压和输 送过程中，物料易于在某些部位产生堆积，从而使挤压效果降低。3、并且由于螺杆腔体内经常有堆积现象，而长期未能得到充分挤压的这些堆积 物，经过一段时间后会凝结成块，从而影响整体产品产出效率以及产品的均勻程度，需要经 常清理。然而传统的双螺杆挤压机的螺杆更换过程困难，且在停机之后，螺杆因相互咬合的 结构，依然会产生机械转动，容易造成事故。
实用新型内容本实用新型提供了一种一体化挤压成型设备，依次包括进料装置，螺杆挤压机，挤 出模具，回转马达箱，涂覆装置，传送装置以及切断装置，其中所述进料装置为带有流量控制阀和监测设备的进料漏斗；所述螺杆挤压机包括安装螺杆的腔体，支撑支柱，以及与腔体 内部相互密闭咬合的多根螺杆；所述挤出模具共有两个挤出盘，挤出盘为锥台形状，且挤出 口分布在圆盘的外环面上；所述传送装置设置在挤出盘下方，包括驱动滚轮和具有粘附性 的传送带；相邻的传送带之间设置有切断装置，包括喷射口，以及由喷射口发出的高压射流 以将条状的连续物料切为固定长度的段状物料。上述的一体化挤压成型设备，其中，所述的传送装置可分为一个前传送装置和一 个后传送装置，相邻的的两个传送装置之间都有落差，后传送装置高度低于前传送装置；在前传送装置的转动轴上，设有固定支杆和导架面，引导条状连续物料至后传输 装置，并使物料准确地被高压射流切断。上述的一体化挤压成型设备，其中，所述的喷射口为倾斜的，并且与所述导架面的 角度为85°C至95°C之间；所述喷射口通过定时装置间歇式喷射射流，使最后产品的长度基本均一。上述的一体化挤压成型设备，其中，所述的螺杆挤压机中包含有三根螺杆，所述的 三根螺杆组成三螺杆结构，且三根螺杆分上层螺杆组与下层螺杆两层排布；上层螺杆组包括第一上层螺杆和第二上层螺杆，其两根上层螺杆之间无接触，两 根螺杆的转动方向相一致；下层螺杆与上层螺杆分别密闭咬合，且下层螺杆转动方向为与 上层螺杆方向相反。上述的一体化挤压成型设备，其中，所述的三螺杆结构，位于下方的螺杆作为主动 螺杆，由驱动马达驱动；位于上方的两根螺杆作为从动螺杆，由相互咬合的螺纹带动转动。上述的一体化挤压成型设备，其中，所述的三螺杆结构，螺杆组的共三根螺杆，由 驱动马达通过调速一致的齿轮驱动。上述的一体化挤压成型设备，其中，所述的螺杆挤压机的腔体内具有一内层腔体， 同内部螺杆整体结合；内层腔体的形状紧贴螺杆结构的边缘设置；内层腔体外还设有一外 层腔体，所述内层腔体内密封有多螺杆结构，且支撑于外层腔体之间。上述的一体化挤压成型设备，其中，在所述的内层腔体与外层腔体之间还设有一 温度调节设备，底部有恒温层。上述的一体化挤压成型设备，其中，所述的温度调节设备为电加热装置，且沿螺杆 腔体轴向分段布置有多个分别调控的温度控制装置。上述的一体化挤压成型设备，其中，所述的挤压成型设备包括两组或以上的螺杆 挤压机，两组挤压机相向布置，共用同一个挤出模具，所述的两个挤出盘与螺杆挤压机正交 分布。通过本实用新型所采用的技术方案，可以得到以下优点1、通过具有高低落差的传送装置与高压水刀系统实现挤压成型后的物料的分段 处理，能够准确地获得指定长度的产品，并且切割过程也清洁、安全。2、提高挤压效率和空间的利用率，能够在不扩大设备占用面积的情况下有效增加 单台挤压设备的最高产率。3、减少物料堆积现象，并且降低了螺杆清洗更换的频率。4、便于螺杆的整体更换和修理，避免更换螺杆过程中产生的安全问题，并且可以在不停机的情况下实现对外部腔体以及温度控制、检测装置的检验检修。5、为挤压成型的过程中的分段控制和检修，提供了可能性。
图1现有技术的挤压机；图2现有技术的双螺杆结构；图3本实用新型挤压成型设备的水平视图；图4本实用新型挤压成型设备的俯视图；图5本实用新型的螺杆挤压机截面图；图6本实用新型的双挤压机正交分布图；图7本实用新型的挤压成型设备挤压螺杆控温装置与单根螺杆分布图。图8本实用新型的挤出模具的内部结构图；图9本实用新型的挤出模具与传送带分布关系图；图10本实用新型的切断装置与传送装置分布示意图；图11本实用新型的传送装置及其上的导架面示意图。
具体实施方式
参见附图3及附图4，为本实用新型挤压成型设备水平流程图以及设备的俯视图。 包括进料装置20，螺杆挤压机10，挤出模具40，切割装置，回转马达箱50，其中，所述进料装 置20为带有流量控制阀和监测装置的进料漏斗；所述螺杆挤压机10包括安装螺杆的腔体， 支撑支柱，以及与腔体内部相互密闭咬合的多根螺杆；所述挤出模具40共有两个挤出盘 41，挤出盘为锥台形状，且挤出口分布在圆盘的外环面上。物料通过进料装置20进入螺杆 挤压机10，螺杆挤压机中有双螺杆或多螺杆结构进行水平的挤压和输送，并且将所述物料 最终堆积至靠近挤出模具40的一端，通过持续的螺杆转动过程，将物料推挤入挤出模具， 并且经由模具内的挤出孔，所述挤出孔分布在圆形的挤出盘41上，并且将物料由此挤出。挤出模具40设备共有两个挤出盘41，挤出盘均为锥台形状，且在挤出模具的一侧 口径较小，而在远离挤出模具的一侧口径较大。且挤出盘上分布有挤出口 42，挤出口分布 在圆盘的外环面上。本实用新型优选的挤出孔布置方式，如图3所示的挤出圆盘41上，挤 出口 3个一组排列，且每组的3个挤出口沿圆盘切线方向布置。可相对于圆盘按一定角度 分配，如90°夹角，共分配4组。或者也可以采取120°夹角分配3组或者60°夹角分配6 组等其他均布方式。挤出盘41的直径一般选择为15至65厘米之间，优选为15厘米至30 厘米直径的挤出盘。挤出口 42的直径控制为1毫米至15毫米之间，根据不同的产品要求 可选择具有不同的直径挤出孔的挤出盘作为替换。其中优选用于制造生产复原米粒设备的 挤出口的孔直径为1. 2毫米或3. 8毫米，以使成品最终粒度能够接近天然大米。所述挤出 口的形状也可采用正方形、长方形、椭圆形等其他形状。参见图8，本实用新型的挤压成型装置中的挤压装置中央部分，是一个贮存腔43， 用于贮存从挤压螺杆输送至挤出模具40中的物料。并且，在螺杆1，2与贮存腔输送的入口 处两侧，另外设有挡块44以防止物料回流和堆积与转角处。所述的挤出盘41上三个一组 的挤出口 42，其形状为内大外小的锥形，利于物料在挤压出挤出盘时能够继续保持一定的 密实程度。参见图9，为本实用新型的挤出模具40与传送装置70处于垂直分布状态，所述传
5送带72位于挤出盘41的正下方，同时，传送装置两端设有挡板73以防止物料堆积后散落 离传送带。所述传送带采用橡胶、塑料、光滑金属等具有一定粘性的材料作为表面，传送过 程中，通过挤出孔42挤出的物料呈条状分布在传送带上。当传送带72传送速度大于物料 挤出的产生速度的时候，由于粘性材料的拉拽作用，使产品变得直而细长；当传送带72的 传送速度小于物料挤出的产生速度的时候，同样由于粘性材料的推移作用以及物料的自由 堆积，得到的成品为具有一定扭曲程度的产品。传送带的可选速度为2至25厘米/秒，优 选为5-8厘米/秒。并且，所述挤出盘的转动，也能够使产品形成缠绕、螺旋等特殊形态。参见图10及图11，为本实用新型的切断装置90与传送装置分布示意图，所述传送 装置为所有传送装置中的一段，仅表示相邻的两个传送装置及位于此处的切断装置。所述 传送装置包括前传送装置70和后传送装置70’，其中，后传送装置设置70’在低于前传送 装置的70，且两部分传送装置相互紧贴，未加工的连续物料200的传送方向为由前传送带 向后传送带传输，即如图10中所示的从左向右的方向。在前传送装置70末端设置有导架 面75，通过固定支杆74固定支撑。导架面75与滚轮71相互靠近设置，且其位于滚轮的末 端，即向下倾斜的位置处，便于物料直接经用传送带滑至导架面上，通过其后的连续物料推 挤，使之沿导架面滑向后传送装置上，并于导架面之后处于悬空状态。在相邻两个传送装置 的接合处的上方，设置有高压水刀切断装置90，包括用于喷射液流(一般为水流)的喷射口 91，喷射口的位置相对于垂直方向略有倾斜，且与导架面的上表面几乎垂直，角度为85°至 95°之间。通过控制器控制，间歇地喷射出高压射流92，于物料的悬空处切断物料，被切断 的物料经用下方传送的拖拽力，继续向后续装置传送，形成长度基本一致的段状物料210。 在高压水刀的轨迹后，设置有回收装置93，用于收集切断的物料碎片，以及部分经由两个传 送装置在交界处引导至下方的碎屑。此外，所述的高压水刀可以并排设置多个，以便于同时切割整个传送带面所覆盖 的长直条物料。其中，高压水刀的间隔时间根据传送带的速度共同调配，且满足间隔时间与 传送带传送速度的乘积等于30cm至75cm的范围。并且，可以通过单独调节传送带速度或 喷射间隔时间来调整产品物料的规格。参见图5，为本实用新型优选实施例的螺杆挤压机的截面视图，所述的螺杆挤压机 10的腔体内具有一内层腔体6，同内部螺杆1，2，3整体结合，还包括一个进料槽口 5，用于让 预混原料进入挤压设备；内层腔体6的形状紧贴螺杆结构的边缘设置；内层腔体6外还设 有一外层腔体7，所述内层腔体内密封有三根螺杆组成的三螺杆结构，且支撑于外层腔体7 之间。且三根螺杆分上层螺杆组1，2与下层螺杆3两层排布。其中，上层螺杆组包括第一 上层螺杆1和第二上层螺杆2，两根螺杆高度相同，相互不接触，且转动方向相同，物料通过 进料槽口 5落入上层螺杆之间，经过螺杆挤压和碾磨进入腔体中间区域。下层螺杆3与上 层螺杆组1，2分别咬合，下层螺杆3的转动方向与上层螺杆组的转动方向相反。两根上层 螺杆的轴心与下层螺杆轴心连线所成的夹角为75-85°，其中优选80-83°。所属螺杆挤压 机的底部设有恒温层9，内填充有恒温液体或蒸汽，以保证装置的整体温度在大于40°C。因此，进入中间区域的物料由下层螺杆与第二上层螺杆2挤压后部分进入螺杆组 底部，其余部分进入第二上层螺杆2的传输轨迹中。随后，底部的物料经第一上层螺杆1 共同挤压后，部分进入第一上层螺杆中，再次与下层螺杆进行挤压；其余部分则进入中间区 域。进入中间区域的物料以及直接由进料槽口落入的物料，经由下层螺杆和第二上层螺杆
6挤压，分别进入底部和第二上层螺杆中。值得注意的是，在此种三螺杆结构的挤压机中，物 料驻留在下层螺杆中输送挤压的时间所占比重较多，占总体的65% 80%，而只有部分物 料经过挤压回到上层螺杆中，同时与物料本身的粘度特性有关，粘度较大的物料，进入上层 螺杆挤压的比例会较大。因此，除了常规的利用齿轮结构达到同时驱动三根螺杆的转动驱动装置来实施挤 压外，也可以通过仅驱动下层螺杆的方式来进行使上方两根螺杆沿螺纹从动，实现物料的 挤压，并有效地减小过多空转和功率消耗，实现输出功率的最大限度的利用。在所述的内层腔体和外层腔体之间具有固定结构，以维持两层腔体的稳定，固定 结构为固定法兰、固定支架等常规机械构型；并且所述固定结构也可以为多孔材料制成的 缓冲层。并且，在所述的外层腔体与内层腔体的底部空隙中，设置有温度调节装置8，具体来 说为加热装置，可选择为电阻丝加热器或者蒸汽喷孔，并且通过设置在挤压机轴向不同位 置的温度传感器来检测各段的温度。再由设置在轴向各段的加热装置，通过电热控制电路 或者蒸汽阀门来调节，达到多段温度控制，便于对不同挤压程度和位置的挤压产品进行温 度控制。参见图7，为本实用新型的分段加热螺杆装置的视图，如图所示，仅标识出一根下 层螺杆3，每根螺杆都被分为多段，包括挤压末端106，沿轴向依次分布有第一挤压段101， 第二挤压段102，第三挤压段103，第四挤压段104和第五挤压段105。每段挤压段的螺纹 密度均不相同，其中最靠近末端106的第一挤压段螺纹密度最大，其次是第二挤压段和第 四挤压段，第三挤压段及第五挤压段螺纹密度较小。并且，在相应的各挤压段的附近，也逐 段分配有加热装置8，并且具体可根据不同的挤压段，分为第一加热装置81，第二加热装置 82，第三加热装置83，第四加热装置84，第五加热装置85。并且，所述的加热装置处于两根 螺杆下方中间，各自由单独的温度调节装置控制。在本实用新型中，所述的加热装置为盘绕 的热电阻，并且在相应的加热装置处均设有温度传感器，以便于调节各具体点位的温度情 况，可以实现阶梯状控温。螺杆挤压机的挤压温度一般控制在45-60°C，其中在物料进入的 第五挤压段处，温度控制在45-50°C，第四挤压段处温度为50-55°C，第三挤压段处温度为 45-55°C，第一及第二挤压段温度为55-60°C。参见图6，为本实用新型的双挤压机正交分布结构图。包括两组的螺杆挤压机10， 两组挤压机相向布置，共用同一个挤出模具40，所述的两个挤出盘41与螺杆挤压机正交分 布。同时，也可以采取上下分层方式来实现两组以上的螺杆挤压机10共用同一挤出模具 40，并且所述挤出模具40的内壁需经过扩容和结构强化，以使其能够承受多组挤压机共同 产生的巨大压力。本实用新型的组合螺杆式挤压装置，其中，所述的挤压成型装置包括两组或以上 的螺杆挤压机10，两组挤压机相向布置，连通至同一个挤出模具40，所述的两个挤出盘41 与螺杆挤压机正交分布。上述的组合螺杆式挤压装置，其中，所述的螺杆挤压机10在更换螺杆过程中，通 过停止螺杆驱动轴，随后将螺杆与包覆在螺杆外侧的内层腔体共同松开至一定程度，即离 开驱动轴固定部位25至50厘米处，以机械臂或者吊挂系统，将螺杆内层腔体与内部的螺杆 同时替换，并将新的螺杆腔体与螺杆安装至机械设备之上。在螺杆的内层腔体上设有拆卸槽，拆卸槽沿轴向分布，位于两个螺杆接触点的切
7面方向上。并且，通过将拆卸槽沿其长度方向切割破坏后，可将内层腔体打开，从而取出分 别包覆在腔体内的螺杆，单独清洗和维护。并可以套上新的内层腔体来循环使用。本实用新型的挤压成形装置，其中，所述的切割装置下方，设置有传送装置，传送 装置承接切割装置切割成型的产品，运送至一烘干处理装置。传送装置更具体地为一传 送带，其位于挤出口的正下方，且外侧包覆有漏斗状箱体，以避免产品挤出后散落于传送带 外。传送带的传送方向上，还设置有液膜涂覆系统或者喷涂系统，将可食用的涂膜、食 用油、油脂等涂覆材料涂覆于产品上。涂覆膜可以起到防止谷物水合物的相互粘连、与机器的粘连，进一步防止后续干 燥过程中可能发生的开裂，也利于维持谷物水合物的形状。上述内容为本实用新型的具体实施例的例举，对于其中未详尽描述的设备和结 构，应当理解为采取本领域已有的普通设备来予以实施。
权利要求一种一体化挤压成型设备，依次包括进料装置(20)，螺杆挤压机(10)，挤出模具(40)，回转马达箱(50)，涂覆装置，传送装置(70)以及切断装置(90)，其特征在于所述进料装置(20)为带有流量控制阀和监测设备的进料漏斗；所述螺杆挤压机(10)包括安装螺杆的腔体，支撑支柱，以及与腔体内部相互密闭咬合的多根螺杆；所述挤出模具(40)共有两个挤出盘(41)，挤出盘为锥台形状，且挤出口分布在圆盘的外环面上；所述传送装置(70)设置在挤出盘下方，包括驱动滚轮和具有粘附性的传送带(72)；相邻的传送带之间设置有切断装置(90)，包括喷射口(91)，以及由喷射口发出的高压射流(92)以将条状的连续物料(200)切为固定长度的段状物料(210)。
2.如权利要求1所述的一体化挤压成型设备，其特征在于，所述的传送装置(70)可分 为一个前传送装置(70)和一个后传送装置(70’)，相邻的的两个传送装置之间都有落差， 后传送装置(70’ )高度低于前传送装置(70)；在前传送装置(70)的转动轴上，设有固定支杆(74)和导架面(75)，引导条状连续物料 至后传输装置(70’)，并使物料准确地被高压射流(92)切断。
3.如权利要求2所述的一体化挤压成型设备，其特征在于，所述的喷射口(91)为倾斜 的，并且与所述导架面(75)的角度为85°至95°之间；所述喷射口通过定时装置间歇式喷射射流，使最后产品的长度基本均一。
4.如权利要求1所述的一体化挤压成型设备，其特征在于，所述的螺杆挤压机中包含 有三根螺杆，所述的三根螺杆组成三螺杆结构，且三根螺杆分上层螺杆组与下层螺杆两层 排布；上层螺杆组包括第一上层螺杆(1)和第二上层螺杆(2)，其两根上层螺杆之间无接触， 两根螺杆的转动方向相一致；下层螺杆(3)与上层螺杆(1，2)分别密闭咬合，且下层螺杆转 动方向为与上层螺杆方向相反。
5.如权利要求4所述的一体化挤压成型设备，其特征在于，所述的三螺杆结构，位于下 方的螺杆作为主动螺杆，由驱动马达驱动；位于上方的两根螺杆作为从动螺杆，由相互咬合 的螺纹带动转动。
6.如权利要求4所述的一体化挤压成型设备，其特征在于，所述的三螺杆结构，螺杆组 的共三根螺杆，由驱动马达通过调速一致的齿轮驱动。
7.如权利要求1至6中任意一项所述的一体化挤压成型设备，其特征在于，所述的螺 杆挤压机(10)的腔体内具有一内层腔体，同内部螺杆整体结合；内层腔体的形状紧贴螺杆 结构的边缘设置；内层腔体(6)外还设有一外层腔体(7)，所述内层腔体内密封有多螺杆结 构，且支撑于外层腔体(7)之间。
8.如权利要求7所述的一体化挤压成型设备，其特征在于，在所述的内层腔体与外层 腔体之间还设有一温度调节设备(8)，底部有恒温层(9)。
9.如权利要求8所述的一体化挤压成型设备，其特征在于，所述的温度调节设备为电 加热装置，且沿螺杆腔体轴向分段布置有多个分别调控的温度控制装置。
10.如权利要求9所述的一体化挤压成型设备，其特征在于，所述的挤压成型设备包括 两组或以上的螺杆挤压机(10)，两组挤压机相向布置，共用同一个挤出模具(40)，所述的 两个挤出盘(41)与螺杆挤压机正交分布。
专利摘要本实用新型提供了一种一体化挤压成型设备，依次包括进料装置(20)，螺杆挤压机(10)，挤出模具(40)，回转马达箱(50)，涂覆装置，传送装置(70)以及切断装置(90)。螺杆挤压机(10)包括相互密闭咬合的多根螺杆；所述挤出模具(40)共有两个挤出盘(41)；所述传送装置(70)包括驱动滚轮和具有粘附性的传送带(72)；相邻的传送带之间设置有切断装置(90)，包括喷射口(91)，以及由喷射口发出的高压射流(92)以将条状的连续物料(200)切为固定长度的段状物料(210)。通过具有高低落差的传送装置与高压水刀系统实现挤压成型后的物料的分段处理，能够准确地获得指定长度的产品，并且切割过程也清洁、安全。
文档编号A23P1/12GK201577516SQ20092007158
公开日2010年9月15日 申请日期2009年5月5日 优先权日2009年5月5日
发明者刘 英 申请人:上海亦晨信息科技发展有限公司