CH652968A5

CH652968A5 - Vorrichtung zum extrudieren von futtermaische.

Info

Publication number: CH652968A5
Application number: CH1549/81A
Authority: CH
Inventors: William R Enterline; Wald Dennis G De; James R Boose
Original assignee: Koppers Co Inc
Priority date: 1980-05-29
Filing date: 1981-03-06
Publication date: 1985-12-13
Also published as: GB2076674B; FR2483181B1; US4312265A; FR2483181A1; JPS5712964A; GB2076674A; AU6718281A; DE3108022A1; CA1145610A; AU522127B2; BR8101637A; JPS5847142B2

Description

Die Erfindung betrifft eine Extruderschnecke gemäss Oberbegriff des Anspruchs 1.

Die Erfindung ist eine Verbesserung der Kocher-Extru-der-Vorrichtung der Inhaberin nach der US-PS 3 246 594, deren Offenbarung von der vorliegenden Patentschrift um-fasst werden soll.

Die US-PS 3 246 954 betrifft eine Vorrichtung zum kontinuierlichen Druckkochen von verschiedenartigen Getreideprodukten unter überatmosphärischen Dampfbedingungen zur Erzeugung einer gekochten extrudierbaren Maische und danach zum Extrudieren der gekochten Maische durch mehrere Düsenöffnungen. Die in jender Patentschrift dargestellte Extruderschnecke ist im wesentlichen eine Doppelgangschnecke, bei der die Gangabschnitte innerhalb des Schnek-kenzylinders an verschiedenen Stellen unterbrochen oder aufgeschnitten sind zur Erzeugung von rechteckigen Einschnitten in den oder durch die Gänge zur Förderung des Mischens der in den entsprechenden Gangkanälen geförderten Maische. Jene Patentschrift zeigt auch zwei zusätzliche Gangsegmente am abschliessenden Ende der Schnecke zur weiteren Verbesserung der gleichmässigen Verteilung der Maische an der Extrudierdüse.

Im allgemeinen wird eine in der genannten Patentschrift gezeigte doppelgängige Schnecke oder ein doppelgängiger Schneckenabschnitt deswegen gewählt, weil er das Produkt in einem gleichmässigeren Strom entleert als eine entsprechende einzelgängige Schnecke oder ein einzelgängiger Schneckenabschnitt. Jedoch ergeben sich Schwierigkeiten mit der doppelgängigen Schneckenauslegung nach jener Patentschrift beim Bewegen einer grossen Vielzahl von Maischematerialien unterschiedlicher Viskosität mit einem gewünschten gleichmässigen Durchsatz in und durch den Extruderzylinder. Dementsprechend wurde die hergestellte Extruderschneckenauslegung so abgeändert, dass sie über dem s Extrudereinlass einen einzelgängigen Abschnitt enthält, der in Reihe gefolgt wird durch einen sich durch den Hauptteil des Extruderzylinders erstreckenden doppelgängigen Abschnitt, durch einen ganglosen Abschnitt mit Ansätzen zum Mischen der Maische und durch einen zweiten verhältnis-io mässig kurzen doppelgängigen Abschnitt am abschliessenden Ende der Extruderschnecke.

Die obige hergestellte Konstruktion arbeitete während einer Anzahl von Jahren zufriedenstellend. Jedoch wurde in letzter Zeit die Aufmerksamkeit auf das Ersetzen der bisheri-i5 gen Extruderschnecken durch bearbeitete Schnecken gerichtet hauptsächlich wegen der verbesserten Schneckenfestigkeit, Schneckengleichförmigkeit und auch möglicher Kostenersparnisse. Hierbei wurde eine Anzahl von Schneckenkonstruktionen in Betracht gezogen, wobei diese mehr oder 20 weniger ein Problem der Technik und Erfahrung als der strengen Anwendung von genauen wissenschaftlichen Prinzipien ist. Aus dieser Aktivität entwickelte sich die vorliegende Schneckenkonstruktion, die überraschenderweise bei Anordnung in einer tatsächlichen Produktionssituation und 25 ohne Änderung irgendwelcher anderer Betriebsparameter den Durchsatz des Extruders bedeutend erhöhte bei gleichzeitiger voller Aufrechterhaltung eines hohen Standards der Produktionsqualität.

Die erfindungsgemässe Vorrichtung ist im Anspruch 1 30 umschrieben.

Im folgenden wird ein Ausführungsbeispiel der Erfindung anhand der Zeichnung beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine allgemeine schematische Darstellung eines teilweisen Querschnitts einer Kocher-Extruder-Verarbei-35 tungsanordnung, an die die Erfindung speziell angepasst ist;

Fig. 2 eine Seitenansicht der Extruderschnecke nach der Erfindung.

Fig. 1 zeigt schematisch eine typische Kocher-Extruder-Vorrichtung 10, bei der die Erfindung verwendet wird. Die 40 Vorrichtung 10 enthält im allgemeinen eine Druckzuführanordnung 12, eine Dichtplatte und eine Dichtplattenan-triebsanordnung 14, eine Druckkocheranordnung 16, eine Extruderanordnung 18 und eine Abschneidanordnung 20. Die Druckzuführanordnung 12 enthält einen Zuführeinlass 45 22 in einen waagerechten zylindrischen Druckzuführzylinder 24, der eine Druckzuführschnecke oder einen Druckzuführförderer 26 enthält, der mit einem geeigneten Antrieb 28 versehen ist. Gegenüber der Druckzuführschnecke 26 und dem Druckzuführzylinder 24 befindet sich eine Druckdichtungsso platte 30, die durch einen Dichtungsplattenantriebsteil 32 und eine doppelwirkende Kolben-Zylinder-Anordnung 34 betätigt wird. Zwischen der Druckdichtungsplatte 30 und dem Druckzuführzylinder 24 befindet sich ein Dichtring 36.

Ein Zuführerentleerungsgehäuse 38 stellt eine Verbin-55 dung zwischen einem abschliessenden Teil der Druckzufüh-reranordnung 12 und der Druckkocheranordnung 16 her. Letztere enthält im wesentlichen einen langgestreckten Kessel 40 mit rotierenden Mischschaufeln 42, die darin geeignet gelagert und mit einem Antrieb 44 versehen sind. Wie in der 60 angegebenen US Patentschrift 3 246 594 im einzelnen erläutert, ist der Druckkocherkessel 40 geeignet mit einer nicht gezeigten Einrichtung versehen zum Einführen von überatmosphärischem Dampf und Wasser oder anderen Flüssigkeiten.

65 Am Auslassende des Kocherkessels 40 befindet sich ein Extrudereinlass 46 zur Extruderanordnung 18. Die Extruderanordnung besteht aus drei Extruderzylindersegmenten 48, einer Extruderschnecke 50, einem Schneckenantrieb 52,

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Kupplungen 54, einem Untersetzungsgetriebe 56, einer Lageranordnung 58 und einer nicht gezeigten Extrüderdüse am Auslassende des Extruderzylinders. Schliesslich sind eine Abschneideanordnung 60 herkömmlicher Konstruktion zum Erzeugen von Pellets des extrudierten Futterprodukts und ein Abschneidantrieb 62 ebenfalls bekannter Konstruktion gezeigt.

Kurz zusammengefasst, erfolgt der Betrieb der obigen Vorrichtung mit trockenem Getreide, Körnern oder anderen Futtermateriali das in das System am Druckzuführereinlass 22 eintritt. Derm mit veränderlicher Drehzahl arbeitende Antrieb 28 an der Druckzuführschnecke 26 steuert die Zuführgeschwindigkeit in die Druckkocheranordnung 16. Der Dichtungsplattenantrieb enthält einen doppelwirkenden pneumatischen Zylinder 34 zum Aufrechterhalten des Drucks der Dichtplatte 30 gegen die Druckzuführschnecken-entleerung. Dieser Druck erzeugt die Bildung eines Materialstopfens zum wirksamen Abdichten gegen Dampf, der vom Kocher in den Druckzuführzylinder 24 strömt. Durch Kombinieren einer Gegendrehung und der Anordnung der Dichtplatte 30 wird der Materialstopfen beim Eintritt in den Kocher abgerieben zum Vorsehen eines schnellen und gleichmässigen Erhitzens.

Die Wärmebehandlung des Materials findet zuerst im Druckkocherkessel 40 statt. Ein mit veränderlicher Drehzahl arbeitender Schaufelförderer 42 im Kocher steuert den Grad des Umrührens und der Rückhaltezeit des Materials. Die normale Rückhaltezeit beträgt 1 bis 4 Minuten. Während dieser Zeit können unter Druck stehender oder überatmosphärischer Dampf und Wasser oder andere Flüssigkeiten zugesetzt werden. Das Material bewegt sich vom Auslass der Druckkocheranordnung 16 zum Einlass 46 der Extruderanordnung 18. Die Extruderanordnung 18 ist grundlegend ein Schneckenförderer, der mechanische Energie in Wärme und Druck umwandelt. Am Ende des Extruders tritt das Material durch eine Extruderdüse hindurch, die eine veränderliche Anzahl von aktiven Löchern gewählter Form haben kann. Das Material wird dann durch die durch den Abschneiderantrieb 62 angetriebene Abschneidanordnung 60 in Pellets geschnitten.

Fig. 2 zeigt eine nach der Erfindung aufgebaute Extruderschnecke. Die dargestellte spezielle Extruderschnecke hat einen Kupplungs- oder Antriebsverbindungsteil 64 an einem Ende, gefolgt durch einen Wellenteil 68, der im Betrieb mit einer nicht gezeigten mechanischen Wellendichtung zusammenarbeitet, um die Schneckenwelle gegen das Entweichen von überatmosphärischem Dampf und/oder gekochter Maische abzudichten. Der Rest der Extruderschnecke 50 befindet sich im Extrudergehäuse und enthält einen anfänglichen Hauptlängsteil mit einem einzelgängigen Schneckenabschnitt 70, einen im Verhältnis kleineren ganglosen Längsabschnitt mit einem Übergangs- und Mischstababschnitt 72 und endet mit einem verhältnismässig kurzen Längsabschnitt aus doppelten Schneckengängen 74. Wenn auch ein einzelner Schneckengang verwendet werden kann, werden doppelte Schneckengänge am abschliessenden Ende der Extruderschnecke 50 bevorzugt zur Förderung der gleichmässigen Verteilung von Maische an den Düsenöffnungen. Der einzelgängige Schneckenabschnitt 70 und der doppelgängige Schneckenabschnitt 74 haben Gänge mit nach hinten weisenden und eine Rückenabschrägung von 30 aufweisenden Gängen (dargestellt) und mit vorderen Flanken (nicht dargestellt), die zum Bundbereich der Gänge im wesentlichen senkrecht sind.

Der Übergangs- und Mischabschnitt 72 besteht aus drei in Längsrichtung beabstandeten Sätzen 76, 78 und 80 von Vierkantstäben, in denen sich die Stäbe 82 jedes Satzes in einer zur Achse der Extruderschnecke 50 senkrechten gemeinsamen Ebene befinden und radial auswärts zum Hauptwellenkörper erstrecken und sich der Scheitelhöhe der benachbarten Schneckengänge annähern. Jeder Satz 76, 78 und 80 von Vierkantstäben besteht aus vier um 90° im Winkel versetzten Stäben, wobei jeder aufeinanderfolgende Satz von Stäben von seinem benachbarten Satz um 30 im Winkel versetzt ist. Jeder Stab hat Abmessungen von 19,1 x 19,1 x 34,9 mm.

Im Hinblick auf zusätzliche spezifische Einzelheiten der dargestellten Extruderschnecke beträgt der Schneckenfuss-durchmesser 120,7 mm bei einem Scheiteldurchmesser von nominell 196,9 mm. Die Schneckenlängenabmessungen A bis F betragen 130,2 mm, 238, 25,4 mm, 1184,3 mm 152,4 mm bzw. 228,6 mm. Der Einzelgangabschnitt 70 und der Doppelgangschnitt 74 haben eine Ganghöhe von 152,4 mm und sind rechtsgängig. Im allgemeinen sollte das Verhältnis der Schneckenteilung zum Schneckendurchmesser für Schnecken mit unterschiedlichen Durchmessern, wie sie oben im einzelnen beschrieben sind, verhältnismässig konstant gehalten werden. Für die dargestellte spezielle Schnecke beträgt die Länge des Extrudereinlassteils etwa 304,8 mm, wobei die übrige Schneckenlänge, d.h. etwa 1285,9 mm, sich im Extruderzylinder befindet und von diesem vollständig umgeben ist.

Testlauf

Die angegebene hergestellte Schnecke nach dem Stand der Technik erzeugt im neuen Zustand und bei voller Leistung (100 PS) in einem von der Inhaberin hergestellten Kocher-Extruder Tierfutterklumpen mit einem Durchsatz von etwa 3855 kg/h. Die maschinell bearbeitete Schnecke nach der Erfindung wurde als Ersatz für die fabrikmässig hergestellte Extruderschnecke im Kocher-Extruder ohne Änderung irgendwelcher anderer Betriebsparameter verwendet und erhöhte bei Vollast den gemessenen mittleren Durchsatz für dasselbe Hochqualitätsprodukt auf 6201 kg/h, was einer Zunahme der Kapazität oder des Durchsatzes um 61 % entspricht.

Darüberhinaus hat die Extruderschnecke nach der Erfindung die 2,5- bis 3-fache Lebensdauer der bisher hergestellten Extruderschnecken, bevor ein Nacharbeiten erforderlich ist. Bei den bisherigen Extruderschnecken erfolgt das Nacharbeiten routinemässig nach etwa 8000 bis 10 0001 Produktion, während die vorliegende Extruderschnecke vor dem Nacharbeiten für 26 000 bis 30 0001 Produkt verwendet werden kann. Während eine fabrikmässig hergestellte Extruderschnecke, die gemäss der Erfindung aufgebaut ist, eine gewünschte Zunahme des Durchsatzes gegenüber bisherigen Extruderschnecken ergibt, stellt offensichtlich die Zunahme der Lebensdauer einer maschinell bearbeiteten Extruderschnecke vor dem Nacharbeiten einen Materialvorteil gegenüber den fabrikmässig hergestellten Extruderschnecken dar.

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1 Blatt Zeichnungen

Claims

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1. Vorrichtung zum Extrudieren von Futtermaische, mit einem Extruderzylinder (48) mit Einlass- und Auslassöffnungen, mit einer sich gemeinsam mit dem und im wesentlichen im Extruderzylinder erstreckenden Extruderschnecke (50) mit einem ersten schraubenförmigen Gangabschnitt (70), der an der Einlassöffnung beginnt, innerhalb des Extruderzylinders endet und unmittelbar von einem ganglosen Zwischenabschnitt (72) gefolgt ist, bei dem der Raum zwischen dem Schneckenschaft und dem Extruderzylinder zum grossen Teil frei ist und der seinerseits von einem weiteren Abschnitt (74) gefolgt ist, der sich bis in den Bereich der Auslassöffnung erstreckt, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Abschnitt (70) der Schnecke (50) eingängig ist und dass der weitere Abschnitt (74) der Schnecke wenigstens einen Doppelgangabschnitt aufweist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der Zwischenabschnitt (72) mehrere Stäbe (82) aufweist, die sich radial bis in den Bereich der Innenwand des Extruderzylinders (48) erstrecken.

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PATENTANSPRÜCHE

3. Vorrichtung nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Stäbe (82) in axial beabstandeten Ebenen angeordnet sind.

4. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Gänge der schraubenförmigen Schneckenabschnitte (70, 74), in Förderrichtung der Schnecke (50) gesehen, abgeschrägte rückwärtige Flächen und im wesentlichen senkrecht zur Förderrichtung ausgebildete vordere Flächen aufweisen.

5. Vorrichtung nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Kerndurchmesser der Gänge aufweisenden Schneckenabschnitte (70, 74) im wesentlichen konstant und die Steigung der Gänge im wesentlichen gleich ist.