出料通道调节装置及挤压膨化设备的制作方法

1.本实用新型涉及物料挤压机械技术领域，尤其涉及一种能在高温高压环境下精准调节物料流通截面的装置。


背景技术：

2.挤压膨化设备在食品、饲料及橡塑行业得到广泛应用，尤其是对于挤压膨化产物有一定要求的食品、饲料行业，出料装置的结构组态往往决定了挤压膨化的产能和挤压膨化产物的品质。
3.传统的膨化机挤压部件，由于其出口处物料处于高温高压状态，其出口物料通道多采用管壁较厚的固定结构，通道截面无法根据需要进行自动切换，膨化机的产能和膨化产物的膨胀度受到限制。
4.近些年来，关于挤压机出料装置及物料机械能等控制的论文和专利已有发表，其共同特点是：出料通道调节装置多采用选配结构，使用过程需要停机拆装更换，如文丘里放大头等装置，降低劳动生产率，且使用中，出料通道截面无法切换，设备产能和产物的膨胀度不可控；物料机械能控制技术，倾向于整个智能化系统的控制过程研究，如在线能量检测技术等。
5.因此，需要一种可靠的出料通道截面调节装置。


技术实现要素：

6.本实用新型的第一个目的是提供一种出料通道调节装置，以解决现有出料装置需要停机拆装，耗时费力，且无法实现实时调控出料通道截面的技术问题。
7.为解决上述技术问题，本实用新型采用以下技术方案，出料通道调节装置，包括：
8.阀座机构，所述阀座机构上设有同轴的进料通道和出料通道；
9.阀芯机构，套装于所述阀座机构内并可相对于所述阀座机构往复运动，所述阀芯机构上设置过料通道、卸料通道；
10.导向机构，设置在所述阀芯机构上，用于实现往复运动的所述阀芯机构与所述阀座机构之间的周向间隙均匀。
11.本实用新型通过调节阀芯机构的位置，使得进料通道与过料通道、出料通道相连通，进一步通过调节阀芯机构的位置，改变过料通道与进料通道的交叉面积，进而实现免停机调节出料流量，进而控制挤压膨化的产能和产物的膨胀度。
12.本实用新型既可以避免加工厂操作工频繁停机拆卸设备，提高劳动生产率，又可以有效的控制挤压膨化的产能和产物的膨胀度。
13.为解决出料通道调节装置导向能力差，易出现卡滞，可靠性无法保证技术问题，本实用新型采用以下技术方案，所述导向机构包括第一导向机构、第二导向机构，所述第一导向机构、所述第二导向机构分别位于所述阀芯机构的两端，所述第一导向机构与所述第二导向机构之间垂直设置。
14.本实用新型利用两端布置、垂直设置的两个导向块，用于限制阀芯机构沿周向的间隙，防止其往复运动中受力不均或出现卡滞等问题。
15.为解决导向机构如何实现的技术问题，本实用新型采用以下技术方案，所述第一导向机构包括第一安装座、第一导向块，所述第一安装座与所述阀座机构一端相连接，所述第一安装座上设置第一导向槽；所述第一导向块组设置在所述阀芯机构的一端，第一导向块组对应设置在所述第一导向槽中；
16.所述第二导向机构包括第二安装座、第二导向块，所述第二安装座与所述阀座机构另一端相连接，所述第二安装座上设置第二导向槽；所述第二导向块设置在所述阀芯机构的另一端，第二导向块组对应设置在所述第二导向槽中。
17.位于阀芯本体上端的第一导向块沿y轴相对于阀芯本体圆心对称排布，位于阀芯本体下端的第二组导向块沿x轴相对于阀芯本体圆心对称排布。第一导向机构和第二导向机构的导向槽沿周向均匀分布，保证阀芯机构在往复运动时与阀座机构的内孔周向间隙均匀。
18.为解决单个导向块受力不均匀的技术问题，本实用新型采用以下技术方案，所述第一导向块对称设置在所述阀芯机构一端两侧；所述第二导向块对称设置在所述阀芯机构另一端两侧。
19.为解决第一导向块、第二导向块如何固定的技术问题，本实用新型采用以下技术方案，所述阀芯机构的一端设置耳轴座，耳轴座上对称设置所述第一导向块；
20.所述阀芯机构的另一端设置卸料筒，所述卸料筒上对称设置所述第二导向块，所述卸料筒内设置物料排出通道，定位准确，便于安装。
21.阀芯机构和阀座机构间隙中的高温高压物料，导致阀芯本体柱面周向受力不均匀，导致阀芯机构运动运动中卡滞。
22.为解决该技术问题，本实用新型采用以下技术方案，所述阀芯机构周向上设置均压环槽。本实用新型利用均压环槽均衡进入阀芯机构和阀座机构间隙中的高温高压物料，使得阀芯本体柱面周向受力均匀，解决了阀芯机构运动中卡滞问题。
23.为解决阀芯机构两端卡滞的技术问题，本实用新型采用以下技术方案，所述均压环槽包括第一均压环槽和第二均压环槽，所述第一均压环槽位于所述过料通道外侧，所述第二均压环槽位于所述卸料通道的进料口外侧。通过在进出料通道两侧分别设置均压环槽，使得阀芯本体两侧的柱面周向受力均匀，解决了阀芯机构两端运动卡滞问题。
24.为解决手动调节阀芯机构调节出料通道流通面积不准确的技术问题，本实用新型采用以下技术方案，还包括驱动机构，所述驱动机构与所述阀芯机构相连接，驱动机构带动所述阀芯机构沿阀座机构往复运动，以实现准确调节出料通道流通面积。
25.为解决阀体机构、阀座机构之间的高温高压物料泄漏的技术问题，本实用新型采用以下技术方案，所述所述阀座机构内壁上设置密封件，所述密封件件分别位于进料通道和所述出料通道外侧。利用阀座机构两端布置的密封件，有效防止物料泄漏。
26.本实用新型的第二个目的是提供一种挤压膨化设备，包括：
27.挤压装置；
28.出料装置；
29.任一项所述的出料通道调节装置，所述出料通道调节装置的所述阀座机构设置于
所述挤压装置和所述出料装置之间。
附图说明
30.图1是本实用新型出料通道调节装置的立体图；
31.图2 是本实用新型出料通道调节装置的剖视图；
32.图3是本实用新型出料通道调节装置的阀座机构的结构示意图；
33.图4是本实用新型出料通道调节装置的阀芯机构的结构示意图；
34.图5是本实用新型阀芯机构的俯视图；
35.图6是本实用新型挤压膨化设备的结构示意图；
36.图7是本实用新型挤压膨化设备的最大流量状态图；
37.图8是本实用新型挤压膨化设备的流量调节状态图；
38.图9是本实用新型挤压膨化设备的卸料状态图。
具体实施方式
39.下面将结合附图和实施例，对本实用新型技术方案进行清楚、完整的描述。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有付出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
40.实施例1
41.传统的膨化机挤压部件，由于其出口处物料处于高温高压状态，其出口物料通道多采用管壁较厚的固定结构，通道截面无法根据需要进行切换，存在膨化机的产能和膨化产物的膨胀度受到限制。即使现有的文丘里式放大头等出料装置能够实现提高产能，调节产物膨胀度的目的，但其更换需要停机拆装，耗时费力，且无法实现实时调控出料通道截面的功能。
42.如图1、2所示，出料通道调节装置，包括阀芯机构1、阀座机构2、导向机构3。
43.如图3所示，阀座机构2包括阀座本体21，阀座本体21轴向加工有内孔26。阀座本体21进料侧设置有进料通道28，出料侧设置有出料通道27，进料通道28与出料通道27同轴且流通面积相等。
44.在进一步的实施例中，内孔26的柱面上从上至下依次设置有第一密封环22、第二密封环23，第三密封环25和第四密封环24。
45.如图4所示，阀芯机构1套装于阀座机构2的内孔26内并可相对于阀座机构2往复运动。阀芯机构1包括阀芯本体11。阀芯本体11中段设置有过料通道12，过料通道12采用圆截面。过料通道12、进料通道28和出料通道27流通截面积相等。
46.过料通道12下方的阀芯本体11上加工有卸料通道15，卸料通道15为倒“l”型，入口为“喇叭口”，便于物料进入，出口位于阀芯本体11下端，与外界连接，便于物料的排出及回收。
47.在进一步的实施例中，阀芯机构1上端与驱动机构4固定连接。驱动机构4优选为伺服电机。
48.在进一步的实施例中，阀芯本体11上端套装耳轴座13，通过螺栓与阀芯本体11连接，耳轴座13通过销轴、单肘接头与驱动机构4相连接。耳轴座13法兰端设置有定位槽。
49.在进一步的实施例中，过料通道12上方的阀芯本体11设置有两道均压环槽14，卸料通道17下方的阀芯本体11设置有一道均压环槽14，用于均衡进入阀芯机构1和阀座机构2间隙中的高温高压物料，防止阀芯本体11柱面周向受力不均匀，运动中卡滞。
50.阀芯本体11下端套装有卸料筒16，阀芯本体11与卸料筒19上设置有定位槽，使套装在阀芯本体11的卸料筒19有效定位并固定。
51.导向机构3用于实现往复运动的阀芯机构与阀座机构之间的周向间隙均匀。具体的，导向机构3，包括第一导向机构31和第二导向机构32。阀座机构2上端和下端分别与第一导向机构31和第二导向机构32连接。驱动机构4通过螺栓与第一导向机构31连接。
52.在进一步的实施例中，第一导向机构31包括第一安装座312、第一导向块311。第一导向块311通过该耳轴座13上的定位槽安装于耳轴座13的法兰端。第一安装座312通过螺栓安装于阀座机构2上端，其上设置有第一导向槽3120，用于限制第一导向块311沿圆周方向的位置。
53.第二导向机构32包括第二安装座322和第二导向块321，第二导向块321位于阀芯本体11与卸料筒16上的定位槽中，第二组导向块41分别与阀芯本体11和卸料筒16用螺栓连接。第二安装座321通过螺栓安装于阀座机构2下端，其上设置有第二导向槽3220，用于限制第二导向块321沿圆周方向的位置。
54.出料通道截面调节过程中，第一导向块311始终沿第一导向槽3120移动，第二组导向块321始终沿第二导向槽3220移动，且两组导向块在导向槽内的滑动均在设计行程范围内。
55.如图5所示，位于阀芯本体11上端的第一导向块311沿y轴相对于阀芯本体11圆心对称排布，位于阀芯本体11下端的第二导向块321沿x轴相对于阀芯本体11圆心对称排布，x、y轴互相垂直，用于限制阀芯机构1沿周向的间隙，防止其往复运动中受力不均或出现卡滞等问题。
56.本实施例中，第一导向机构31的导向槽相对于第二导向机构32的导向槽始终垂直，图示结构仅为其中一种排布方式。
57.进料通道28、过料通道12和出料通道27流通截面积相等，进料通道28与出料通道27同轴，第一导向机构31和第二导向机构32的导向槽沿周向均匀分布，保证阀芯机构1在往复运动时与阀座机构2的内孔周向间隙均匀。
58.出料通道调节装置的阀座机构和阀芯机构的间隙设置合理，采用上下端双导向结构，严格控制阀芯机构往复运动中的直线度，防止阀芯运动中受力不均发生卡滞，同时，阀芯本体设置有多道均压环槽，即使在运动过程中有极少量的高温高压物料挤入，也可在均压环槽的引流作用下达到阀芯周向的压力平衡，降低阀座内孔和阀芯柱面的磨损，提升调节装置的可靠性和使用寿命。
59.工作时，根据加工需求通过驱动机构4带动阀芯机构1沿阀座机构2内孔往复运动，以调节出料通道流通面积。本实用新型通过均压式阀芯机构、阀座机构和对中导向机构来实现物料通道截面精准调控。
60.实施例2
61.如图6所示，一种挤压膨化设备，包括挤压装置5、出料装置6、实施例1的出料通道调节装置。阀座机构2通过螺栓固定于挤压膨化设备的挤压部件5和出料装置6之间。
62.挤压膨化设备的工作原理如下：
63.（1）全开模式：如图7所示，挤压膨化设备常规生产时，对于挤压产物的产能和膨胀度有综合性要求，即产物的膨胀度达到标准要求范围，例如1.5-1.6之间，产能达到所配置设备的标准产能t时，出料通道在调节装置的作用下，处于全开模式，此时物料的流通截面积为s；
64.（2）流道调节模式：如图8所示，当要求产物的膨胀度高于标准范围时，需要减小出料通道流通截面积，阀芯机构在驱动装置的作用下向下端移动，距离为h，此时物料的流通截面积为w。h和w为非线性关系，通过布尔运算可获得所需数值。出料通道截面积减小，挤压产物的膨胀度提升，同时，设备的产能相应减小。
65.（3）卸料模式：如图9所示，出料通道截面积减小，进料通道侧腔体内压力随之增大，当生产批次切换或停机时，阀芯机构在驱动装置的作用下向上端移动至极限位，此时进料通道与卸料通道连通，高温高压物料通过“喇叭口”进入“l”型卸料通道，完成挤压膨化设备中残料的排出和回收。
66.出料通道的调节过程采用智能化控制，过料面积精确度高，具有可重复性，规避人工更换出料装置费时费力的弊端；同时，针对挤压膨化物料具有高温高压的特性，本实施例设置有自动卸料功能，消除人工拆卸的安全隐患。
67.尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。