带有冷却系统的颗粒挤压机和制造颗粒的方法与流程

1.本发明涉及一种颗粒挤压机，所述颗粒挤压机包括带有纵向轴线的辊支撑轴，所述轴具有在辊支撑侧处的带有直径d
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的端部，所述端部支撑可绕轴旋转的轴承辊构件，其中轴设置有冷却通道和冷却管道，冷却通道具有内径di并沿纵向轴线延伸，冷却管道在冷却通道内同轴延伸，并具有位于距冷却通道壁一定距离处的外表面，冷却通道和冷却管道在辊支撑侧处被封闭。


背景技术：

2.在wo 2016/195484中描述了一种颗粒挤压机，其带有支撑轴和穿孔鼓，所述穿孔鼓经过具有两个间隔开的轴承的驱动构件被可旋转地安装在支撑轴上。单个辊在鼓内被设置在轴上。驱动构件的第一轴承是径向轴承，驱动构件的第二轴承是以距鼓旋转轴线的径向距离大于径向轴承被设置的轴向-径向轴承。轴向可移动的锁定衬套围绕轴被放在轴向的轴承座和轴向-径向轴承之间，所述衬套接合两个外壳。
3.当对有高粘度的可捏合物料制造颗粒时，颗粒挤压机的轴承会产生过多的热量，这可以导致润滑剂的粘度变得过低而无法保持有效的润滑。因此，轴承会被损坏，并且颗粒挤压机需要维修。此外，当润滑剂变得过于液态时，它们可能渗入颗粒挤压机的鼓内，污染颗粒。当颗粒将被用作动物饲料时，这是特别不希望的，这是因为受污染的饲料需要被丢弃。
4.由于颗粒挤压机内的轴承的位置和由轴承达到的温度的高度，空气流通被证明是不足的。
5.一种替代的冷却解决方案在us 6,299,430中被描述，其中颗粒挤压机的轴设置有冷却介质供应和返回通路，提供轴的流体冷却。从轴承到冷却轴的热传导导致轴承温度的降低。


技术实现要素：

6.本发明的目的是提供一种带有更有效的轴承冷却的颗粒挤压机。本发明的另一目的是提供一种改进的用于形成颗粒的方法。
7.为此，根据本发明的颗粒挤压机的特征在于，辊支撑轴进一步包括至少一个轴承冷却通道，所述轴承冷却通道具有第一和第二径向部分并且带有第三轴向部分，所述第一和第二径向部分分别从辊支撑侧位置和从冷却通道壁的上游位置延伸，在径向方向通过轴的端部，到达靠近轴承的外向端部位置，所述第三轴向部分在轴向方向延伸通过端部，并使第一和第二径向部分互相连接，并且辊支撑轴包括流体密封件，所述流体密封件在第一和第二径向轴承冷却通道部分的轴向位置之间的轴向位置处被放置在冷却管道的外表面和冷却通道的壁之间。
8.由于至少一个轴承冷却通道向上延伸到靠近轴承滚动构件被支撑在其上的辊支撑轴的表面的外向端位置，所以冷却液体穿过极为接近轴承的辊支撑轴。这导致在润滑的
轴承和冷却液体之间的有效热交换，提高了润滑效果并减少了辊轴承构件的故障。此外，由于冷却能力的改进，颗粒挤压机的其他部件的操作温度被减小，也积极地对其使用寿命产生了影响。
9.通过多个轴承冷却通道的附加，更高的冷却能力可以被达到，允许颗粒挤压机的生产能力和/或速度被提高。优选地，冷却系统被设置为能够将轴承支撑轴从200℃冷却回70℃，由于在颗粒挤压机的周围的热量的减少，从而为操作员提供了更舒适和安全的工作环境。有利的是，如果冷却能力足够高，以将在轴承辊构件中的润滑剂的温度保持在120℃以下，则食品级润滑剂可以被使用，从而消除用颗粒挤压机生产的动物饲料的污染的风险。此外，轴的增加的冷却能力导致颗粒挤压机的功耗的减少，有助于较低二氧化碳的排放。
10.通过冷却组件的设计被提供的附加优点是，冷却通道内的冷却管道的组装和拆卸可以通过简单地将冷却管道与流体密封件一起从与辊支撑侧相反的辊支撑轴的轴安装侧插入而被执行。因此，流体密封件的实施能够使制造和维护容易。
11.在根据本发明的轴承冷却通道附近的冷却轴承可以是支撑鼓的驱动构件的轴承或支撑鼓内的辊的轴承或支撑两者的轴承。
12.根据实施例，辊支撑轴具有小于端部的直径d
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的直径do的主要部分，端部包括圆柱形轴承支撑表面和环形、径向定向的端表面，其中通过从轴承支撑表面向冷却通道钻取而设置径向轴承冷却通道部分，并且通过从环形端表面在轴向方向钻取而设置轴向轴承冷却通道部分。
13.通过从辊支撑轴的外表面向内钻取通道部分，径向轴承冷却通道的制造容易性被改进。在之后，如果结果需要附加的冷却能力，则附加的冷却通道可以随需要以及当需要时被增加到辊支撑轴。该制造方法还允许用于对现有轴进行改装而带有根据本发明的冷却系统。
14.根据进一步的实施例，在轴承支撑表面处和在径向定向的端表面处，轴承冷却通道部分被塞构件封闭。
15.塞构件确保冷却系统是与润滑系统分离的封闭系统。塞构件封闭了钻取的冷却通道并确保冷却水不会与辊润滑剂混合和/或污染可捏合材料。
16.根据实施例，流体密封件包括至少一个o形环。
17.当冷却系统正在运行时，由于在密封件两侧上的压力相等，因此密封件可以是相对薄且柔韧的。这允许密封环是简单的o形环。
18.根据进一步的实施例，轴在轴安装侧处设置有可旋转联接器，所述可旋转联接器包括用于将流体供应管道和流体返回管道分别连接到冷却通道和冷却管道的连接器构件。
19.当轴上的旋转力变得过大时，例如由于在辊和被安装在轴上并经过轴被驱动的穿孔鼓之间的摩擦力超过最大力，为了防止损坏，可旋转联接器允许轴本身当被需要时作为应急的系统旋转。
20.根据实施例，颗粒挤压机进一步包括：冷却构件和泵，所述冷却构件和泵被连接到冷却通道和冷却管道，用于将冷却的冷却流体供应到通道或管道；温度传感器，用于测量来自于冷却通道或冷却管道的被加热的返回流体的冷却流体温度；以及用于控制驱动构件的旋转速度的控制器，所述驱动构件通过轴承被安装在辊支撑轴上，并且根据测量的温度，适用于使在轴的端部上被支撑的穿孔鼓围绕纵向轴线l旋转。
21.冷却构件接收离开辊支撑轴的被加热的冷却流体，并且在泵将冷却流体泵送回辊支撑轴内之前，将流体冷却回预定的较低冷却温度。因此，冷却构件和泵允许冷却流体的再循环。在优选设置中，冷却构件包括散热器和风扇。这种设置具有的优点为，在散热器中被释放的热空气可以经过排气器被引导到所需的位置(例如外部)，从而允许在颗粒挤压机周围的工作设施中被保持舒适的工作温度。
22.通过测量被加热的返回液体的温度传感器的附加，颗粒挤压机的状态可以被监测，并且控制器可以调节鼓的旋转速度，以保持由于鼓的旋转导致的在轴承辊构件处的温度在最佳范围内。如在前所述，在轴承辊构件处的温度过高时，由于润滑剂变得效率较低，而有损坏风险。在轴承辊构件的温度过度时，润滑剂的粘度的提高变得过高，也会对机器的有效性产生不利影响。因此，为了使颗粒挤压机保持最佳操作，轴承辊构件的温度需要被保持最佳。通过附加的温度传感器向控制器提供反馈，控制器会自动调节颗粒挤压机的操作参数以保持该最佳温度。
23.此外，控制器可以适于调节在辊和鼓之间的旋转速度和/或距离。对于控制鼓的旋转速度的控制器的替代或附加，控制器还可以被连接到冷却构件和/或泵，并适于根据测量的温度调节处于冷却构件或泵操作处的冷却速率和/或泵送速度。
24.此外，本发明提供了一种在颗粒挤压机中使可捏合材料形成颗粒的方法，所述颗粒挤压机包括带有穿孔壁的鼓、在鼓内的至少一个辊以及驱动装置，所述辊可绕轴线旋转并与鼓的内表面相配合，以使材料挤压通过在鼓壁中的穿孔，驱动装置使鼓和至少一个辊的轴线相对于彼此绕带有鼓旋转轴线的轴旋转，其中所述轴被配置为调节在至少一个辊和鼓的内表面之间的距离，以控制它们之间的间隙宽度，其中，所述轴设置有冷却通道和冷却管道，冷却通道具有内径d1并沿鼓旋转轴线延伸，冷却管道在冷却通道内同轴延伸并具有距冷却通道壁一定距离处的外表面，冷却通道和冷却管道在辊支撑侧处被封闭。所述形成颗粒的方法包括步骤：
[0025]-将材料供给到鼓内，并通过使鼓以鼓旋转速度旋转来捏合材料，
[0026]-利用辊迫使材料通过鼓壁中的孔，所述辊具有辊旋转速度，和
[0027]-使冷却流体流过冷却通道和冷却管道，以使轴冷却，
[0028]
其特征在于，该方法进一步包括测量来自于冷却通道或冷却管道的被加热的返回流体的冷却流体温度，并根据测量的温度调节鼓旋转速度、辊旋转速度和/或在辊与鼓之间的距离。
附图说明
[0029]
参照附图，根据本发明的颗粒挤压机的实施例将由示例的方式被描述，其中
[0030]
图1示出了根据本发明的带有冷却的驱动构件轴承的颗粒挤压机的横截面；
[0031]
图2示出了在图1的ii部分中的轴的详细视图；和
[0032]
图3示出了图2的轴部分的透视图。
具体实施例
[0033]
图1示出了颗粒挤压机100，所述颗粒挤压机100具有带有纵向轴线l的辊支撑轴10、用于通过机器框架(未示出)被支撑的轴安装侧11和具有支撑穿孔鼓90的端部的辊支撑
侧19，所述穿孔鼓90经过驱动构件48围绕纵向轴线l被旋转。经过被定位到轴10的端部19附近的轴向-径向轴承20和被定位到轴安装侧11附近的径向轴承21，驱动构件48被安装在支撑轴10上。为了提供刚性结构，驱动构件48以一件铸铁的方式被形成。
[0034]
在端部19处，辊80被安装在支撑轴10上，以可围绕与纵向轴线l以一定距离被间隔的辊轴线r旋转。辊80经由可捏合材料由在外辊表面81和内鼓表面91之间的摩擦接合被驱动，该可捏合材料在被挤压通过鼓的穿孔以形成颗粒之前在鼓80和鼓90之间的间隙中被挤压。
[0035]
颗粒挤压机100设置有冷却系统，所述冷却系统被示出为包括在辊支撑轴10中的内部冷却通道和管道30、32、34、冷却构件42、泵40、温度传感器44和控制器46。内部冷却通道和管道30、32、34经过可旋转联接器15被连接到冷却构件42，所述可旋转联接器15具有用于将流体供应管道7和流体返回管道8连接到内部冷却通道和管道30、32、34的连接器构件17，允许冷却流体(例如水)被循环和被重复使用。泵40位于在冷却构件42和供应管道之间，并且适用于将冷却流体泵送到内部冷却通道内。温度传感器44被布置在流体返回管道8中，用于测量来自于内部冷却通道30、32、34的被加热的返回流体的冷却流体温度。在输出方面，温度传感器44被连接到控制器46，所述控制器46被布置为根据测量的温度相对于辊支撑轴10和泵40的泵送速率控制驱动构件48的旋转速度。冷却系统的可旋转联接器15允许辊支撑轴10在机器框架内相对于流体供应管道7和流体返回管道8的旋转，所述旋转可以在鼓90与辊80之间的摩擦力超过了预定的最大力的情况下作为防止过载的安全特征而发生。参考图2和图3，进一步讨论在辊支撑轴10内的内部冷却通道和管道30、32、34的细节。
[0036]
分别参考图2和3，图2示出了图1的ii部分中的轴的详细视图和透视图。辊支撑轴10具有主部分18，所述主部分18在辊支撑侧11处具有外径do，该外径do从轴安装侧增大到端部的更大的直径d
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。环形、径向定向的端表面24提供了在主部分18和在辊支撑侧19处的端部之间的过渡。直接与环形、径向定向的端表面24邻近的端部的外表面部分形成了轴承支撑表面22，其具有沿纵向轴线l足够长的长度，以支撑用于使驱动构件48被安装在支撑轴10上的轴承辊构件20。
[0037]
带有冷却管道32、冷却通道34和多个轴承冷却通道30的轴10内的内部冷却通道和导管在图2中被示出。冷却通道34、32是带有内径d1的圆柱形通道，优选地，内径d1在40-70mm之间，所述冷却通道34、32在轴10的中心内沿纵向轴线l从轴安装侧11朝向辊支撑侧19延伸，当沿纵向轴线l查看时，其基本上沿轴承支撑表面22的全部长度延伸。冷却管道与冷却通道34同轴，并且被定位在冷却通道34内，所述冷却管道具有外表面31，该外表面31距冷却通道34的内壁33在5-25mm之间的距离(dw)。冷却管道32具有比冷却通道34的长度更短的长度，并且从轴安装侧11延伸到沿纵向轴线l查看而穿过环形径向定向的端表面24的位置。冷却通道34在辊支撑侧19处被封闭。在辊支撑侧19处，冷却管道32沿其外周设置有o形环36，所述o形环36将冷却管道32的端部密封到冷却通道34的内壁33，防止冷却流体直接从冷却通道32经过冷却通道34流向流体返回通道8。因此，延伸越过o形环36并越过在辊支撑侧19处的冷却管道32的端部的冷却通道34的部分35与从轴安装侧11延伸的冷却通道的其余部分被封闭，并且以开放的方式与在辊支撑侧19处的冷却管道32的端部连接，用于将冷却流体分配到多个径向管道30b内。
[0038]
在轴承支撑表面22的位置处，辊支撑轴10设置有将部分35连接到冷却通道34的上
游部的轴承冷却通道30，形成用于通过冷却系统冷却流体的流动路径。在该流动路径中，在辊支承侧19处的冷却管道32的端部是在轴安装侧11处的冷却管道32的端部的上游，并且在轴安装侧11处的冷却通道34的端部是在辊支撑侧19处的冷却通道34的端部的上游。
[0039]
每个轴承冷却通道30具有第一部分30a、第二部分30b和第三部分30c。第一部分30a和第二部分30b是每个都从在冷却通道壁33中的位置朝向低于轴承支撑表面22的端部位置径向向外延伸的径向部分。第一部分30a从部分35向外延伸，由于具有多个径向开口而形成喷头。第二部分30b在面向冷却通道34的上游端部的一侧从邻近于o形环36的位置向外延伸。每个轴承冷却通道30的第三部分30c在轴向方向延伸通过辊支撑侧的端部，将第一部分30a和第二径向部分30b的端部位置相互连接。优选地，第一部分30a和第二部分30b的端部位置距轴承支撑表面22的距离在5到50mm之间。为了便于制造，第一部分30a和第二部分30b从轴承支撑表面22被径向向内钻取到冷却通道壁33内，并且第三部分30c从环形、径向定向的端表面24被钻取通过第二径向部分30b的端部位置，并进入第一径向部分30a内。为了确保在轴中的冷却系统的封闭，并防止在穿孔鼓90中的轴承润滑剂和可捏合材料的污染，在轴承支撑表面22和环形、径向定向的端表面24中导致的钻孔被用塞子38封闭。
[0040]
在图1中描绘的辊80还包括轴承，所述轴承可以通过扩展上述冷却系统而被类似地冷却。
[0041]
本发明已经被以上参照附图中所示出的多个示例性实施例所描述。一些部分或元件的修改和替代实施是可能的，并且被包括在所附权利要求中定义的保护范围中。