擠壓設(shè)備的蒸汽/水靜態(tài)混合器噴嘴的制作方法
【專利說明】擠壓設(shè)備的蒸汽/水靜態(tài)混合器噴嘴
[0001]發(fā)明背景發(fā)明領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明總體上涉及多元流體噴入諸如預(yù)調(diào)節(jié)器和擠壓機(jī)的擠壓系統(tǒng)加工部件的改進(jìn)裝置。更具體地說，本發(fā)明涉及單獨(dú)或與擠壓系統(tǒng)加工部件結(jié)合的這種裝置，該裝置包括噴射閥，較佳地具有互連的靜態(tài)混合段，以使用大大簡化的設(shè)備有效地噴射蒸汽/水混合物(以及其它可選流體，如果需要)。
【背景技術(shù)】
[0003]擠壓蒸煮系統(tǒng)長期用于諸如人類食品或動物飼料的各種食品的加工。這種系統(tǒng)具有多種不同部件，但主要加工部件是連接到下游擠壓機(jī)的上游產(chǎn)品預(yù)調(diào)節(jié)器。在預(yù)調(diào)節(jié)器中，最初，干原料通常與水和/或蒸汽和油混合以濕潤且部分地預(yù)煮原料。預(yù)調(diào)節(jié)好的產(chǎn)品接著送入擠壓機(jī)，在擠壓機(jī)中，材料經(jīng)受不斷增加的溫度、壓力和剪切力水平并從節(jié)流孔模具機(jī)構(gòu)擠出。在某些情況下，添加的蒸汽和/或水在加工過程中噴入擠壓機(jī)筒作為擠壓輔助并便于完成最終產(chǎn)品的蒸煮和形成。
[0004]傳統(tǒng)預(yù)調(diào)節(jié)器通常包括具有在其中的一個或兩個細(xì)長軸向可旋轉(zhuǎn)軸的細(xì)長容器或殼體，該可旋轉(zhuǎn)軸在其上具有向外延伸的攪拌元件或攪打器。隨著原料向殼體的出口前進(jìn)，呈蒸汽或水形式的濕氣在沿殼體長度的不同位置噴射。因此，這些預(yù)調(diào)節(jié)器裝有相應(yīng)歧管，該歧管具有通向殼體內(nèi)部的噴嘴。此外，輸送軟管通常固定到輸送濕氣的歧管。這種復(fù)雜裝置可能難以維修和清洗，并需要富有經(jīng)驗(yàn)的人工操作員控制以確保在不同噴射位置的恰當(dāng)濕潤。例如，美國專利第7，906，166說明了固定到預(yù)調(diào)節(jié)器殼體的多噴嘴濕潤裝置。在其它情況下，另外的這種組件用于沿幾乎整個預(yù)調(diào)節(jié)器殼體的長度噴射。
[0005]這些傳統(tǒng)預(yù)調(diào)節(jié)器在其使用過程中往往產(chǎn)生并排放大量蒸汽。由于這種逸出的熱蒸汽可容易與食品顆粒混合、因材料覆蓋擠壓系統(tǒng)部件和鄰近環(huán)境而產(chǎn)生污染問題的事實(shí)，因此這是加工裝置的嚴(yán)重問題。這種污染美學(xué)上是不愉快的，并還可產(chǎn)生嚴(yán)重微生物污染問題。此外，過多蒸汽的放出是非常無效的熱能浪費(fèi)。
[0006]用于典型預(yù)調(diào)節(jié)器的噴嘴具有相對較小直徑，通常大約1/2-5/8英寸，且可具有超過6英寸的相對較長的長度。這樣，相當(dāng)常見的是，噴嘴在預(yù)調(diào)節(jié)器的運(yùn)行過程中變成部分地或完全地堵塞，從而需要停機(jī)和維護(hù)/清洗。
[0007]這些問題中的很多在擠壓機(jī)裝有傳統(tǒng)噴嘴的情況下重現(xiàn)，但通常未到與預(yù)調(diào)節(jié)器相同的程度。但是，可能難以控制并持續(xù)運(yùn)行面臨噴射/污染問題的擠壓機(jī)。
[0008]因此，有技術(shù)上對改進(jìn)噴射裝置的需求，該噴射裝置可與預(yù)調(diào)節(jié)器和/或擠壓機(jī)一起使用以更有效地噴射多元流體，同時使傳統(tǒng)擠壓系統(tǒng)特有的堵塞和污染問題最小化，同時優(yōu)化熱能的利用。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]本發(fā)明解決上述問題并提供流體噴入諸如預(yù)調(diào)節(jié)器殼體和/或擠壓機(jī)筒的擠壓系統(tǒng)加工部件的改進(jìn)裝置。較佳裝置包括流體靜態(tài)混合段，該混合段包括具有多個流體入口的細(xì)長管形殼體、在殼體內(nèi)并可操作成混合多元流體的靜止混合組件以及從靜態(tài)混合器輸送混合流體的出口。較佳裝置還包括噴射閥，該噴射閥包括可操作地與靜態(tài)混合器出口連接的流體入口、混合流體出口、可切換控制閥結(jié)構(gòu)和可操作地與用于其選擇性切換的閥結(jié)構(gòu)連接的執(zhí)行器。整體裝置具有允許閥流體出口連接到選自包括預(yù)調(diào)節(jié)器殼體和擠壓機(jī)筒的組合的擠壓系統(tǒng)部件的結(jié)構(gòu)。
[0010]組合式靜態(tài)混合器/噴射閥裝置可與預(yù)調(diào)節(jié)器和或擠壓機(jī)一起用于流體噴射。在預(yù)調(diào)節(jié)器的情況下，通常僅需要單個組合式裝置，而在擠壓機(jī)的情況下，多元裝置可鄰近擠壓機(jī)筒的入口端使用。
[0011]雖然組合式裝置是較佳的，但本發(fā)明不這樣限制。即，預(yù)調(diào)節(jié)器可設(shè)置成包括由只允許流體選擇性噴入預(yù)調(diào)節(jié)器殼體的噴射閥組成的流體噴射裝置；噴射閥包括流體入口、流體出口和用于從閥入口到閥出口的選擇性流體流動控制的可切換閥結(jié)構(gòu)。
[0012]為了使流體噴射裝置的堵塞最小化或消除，閥出口和預(yù)調(diào)節(jié)器殼體的內(nèi)表面之間的軸向距離應(yīng)小于大約3英寸，有利地小于大約I英寸且最佳地小于大約1/2英寸。類似地，噴射裝置的流體輸送結(jié)構(gòu)的直徑應(yīng)相對較大，較佳地至少大約I英寸。大直徑流體輸送結(jié)構(gòu)與短閥門噴射距離結(jié)合在一起，確保預(yù)調(diào)節(jié)器的基本無堵塞運(yùn)行。
[0013]這些相同考慮因素適用于本文中的擠壓機(jī)的流體噴射裝置，即流體輸送部件和噴射路徑長度應(yīng)使用在預(yù)調(diào)節(jié)器的情況下的上述相同直徑/長度參數(shù)設(shè)計(jì)。
[0014]雖然組合式流體噴射閥/靜態(tài)混合段噴射裝置是較佳的，但改進(jìn)可單獨(dú)使用這些部件實(shí)現(xiàn)，即預(yù)調(diào)節(jié)器或擠壓機(jī)可僅裝有本發(fā)明的噴射閥，或反之，可使用靜態(tài)混合段而不需要噴射閥。
[0015]本發(fā)明主要涉及蒸汽和/或水噴入擠壓部件。然而，諸如肥肉、著色劑、乳化劑等等的其它原料或添加劑可單獨(dú)或與濕氣一起添加。
【附圖說明】
[0016]圖1是根據(jù)本發(fā)明裝有包括流體噴射閥和靜態(tài)混合段的改進(jìn)流體噴射組件的預(yù)調(diào)節(jié)器的立體圖；
[0017]圖2是圖1所示預(yù)調(diào)節(jié)器的局部俯視圖；
[0018]圖3是沿圖2的線3-3截取的垂向剖視圖；
[0019]圖4是包括流體噴射組件的噴射閥的安裝支架的圖1所示的預(yù)調(diào)節(jié)器的檢修門的立體圖；
[0020]圖4A是示出安裝在圖4所示的門支架上的流體噴射閥組件的放大局部視圖；
[0021]圖5是包括直立靜態(tài)混合段但沒有使用流體噴射閥的流體噴射組件的側(cè)視圖；
[0022]圖6是形成靜態(tài)混合段的一部分的內(nèi)混合元件的側(cè)正視圖；
[0023]圖7是具有四個安裝在擠壓機(jī)筒上的流體噴射組件的雙螺桿擠壓機(jī)的立體圖，具有包括流體噴射閥的組件而沒有使用靜態(tài)混合段；
[0024]圖8是雙螺桿擠壓機(jī)的筒段的剖視圖，并示出了安裝在擠壓機(jī)的筒段上的本發(fā)明的噴射閥中的四個；
[0025]圖9是圖8所示的噴射閥中的一個的放大局部剖視圖，并示出了噴射閥的更多細(xì)節(jié)；以及
[0026]圖10是類似于圖7的噴射閥的視圖，但示出了包括不僅流體噴射閥而且靜態(tài)混合段的流體噴射組件。
【具體實(shí)施方式】
[0027]現(xiàn)轉(zhuǎn)到圖1-4，示出了預(yù)調(diào)節(jié)器20，該預(yù)調(diào)節(jié)器裝有安裝在其上用于輸送諸如蒸汽和水的混合流體到預(yù)調(diào)節(jié)器內(nèi)部的組合式流體噴嘴組件22。預(yù)調(diào)節(jié)器屬于以參見的方式完全并全部地納入本文的美國專利第7，906，166號所述的類型。
[0028]總體上，預(yù)調(diào)節(jié)器20包括細(xì)長攪拌殼體24，該殼體24具有在其內(nèi)并沿其長度延伸的一對平行的、細(xì)長的、軸向延伸的可旋轉(zhuǎn)攪拌軸26和28。軸26、28可操作地與各自數(shù)控變速/變向驅(qū)動裝置(未示出)連接。預(yù)調(diào)節(jié)器20適于與諸如擠壓機(jī)或制片機(jī)的下游加工裝置一起使用并用于濕潤和部分地蒸煮諸如人類食品或動物飼料的食品材料。
[0029]更詳細(xì)地，殼體24具有細(xì)長橫向弓形側(cè)壁30，該側(cè)壁30存在一對細(xì)長并排互通腔室32和34，以及材料入口 36、下材料出口(未示出)和蒸汽排放口 38。腔室34具有比相鄰腔室32大的橫截面積，如從圖3的討論中會顯而易見。側(cè)壁30具有四個鉸接安裝的檢修門40，且組件22固定到與腔室34連通的最后面檢修門40。這個檢修門40裝有安裝板42，該安裝板42具有延伸穿過門并具有最里面噴射口 43a(圖4A)的噴射孔43。當(dāng)然，安裝板42或其它類似金屬制品可由設(shè)計(jì)者決定貼附到側(cè)壁30的其它部分。殼體24的相反兩端裝有端板44和46，如所示。
[0030]軸26、28中的每個具有在其上的多個向外延伸的攪拌元件48和50，該攪拌元件48和50設(shè)計(jì)成攪拌和混合送到預(yù)調(diào)節(jié)器的材料并將材料從入口 36朝向下出口輸送且穿過下出口。元件48相對于元件50軸向偏置,且元件48、50交錯(intercalated)(即，元件50延伸進(jìn)入由軸26和元件48形成的圓柱形運(yùn)行包絡(luò)，反之亦然)。雖然元件48、50示出為基本上垂直于軸26、28，但本發(fā)明不這樣限制；此外，元件48、50的長度和間距可由使用者決定如何調(diào)節(jié)。將會看到,軸26基本上沿腔室32的中心線定位，而軸28同樣基本上沿腔室34的中心線定位。
[0031]該實(shí)施例的組合式流體噴射組件22總體上包括流體噴射閥組件52和靜態(tài)混合段54，并設(shè)計(jì)成將諸如蒸汽/水或蒸汽/水/添加劑的多種混合流體噴入預(yù)調(diào)節(jié)器20。如以下更詳細(xì)解釋，與傳統(tǒng)流體噴射設(shè)備相比，組件22簡化了流體噴射所需的設(shè)備、更衛(wèi)生、提高了預(yù)調(diào)節(jié)器的能效并導(dǎo)致了預(yù)調(diào)節(jié)好的產(chǎn)品中更高水平的濕氣和/或蒸煮。
[0032]噴射閥組件52 (圖4A)包括具有內(nèi)機(jī)械驅(qū)動(未示出)的選擇性可致動閥體56，該內(nèi)機(jī)械驅(qū)動具有向外延伸的軸向可旋轉(zhuǎn)桿58。桿58連接到具有中心通道62的球形閥球60。球60位于管形段64內(nèi)，該管形段64接納在外閥套66內(nèi)。閥套66的內(nèi)側(cè)端通過螺紋緊固件固定到安裝板42。將會發(fā)現(xiàn)，中心通道62和段64的孔具有相同直徑，且段64的相反內(nèi)側(cè)