挤出成型装置及挤出机的制作方法

1.本实用新型涉及机械装置技术领域，尤其涉及一种挤出成型装置及挤出机。


背景技术：

2.随着人们对饮食营养健康和环保意识的提高，以“植物肉”为代表的植物基食品引起了国内外的广泛关注，如由富含蛋白质的豆制品加工制作的人造肉。
3.目前，一般利用挤出机对“植物肉”原料进行挤压，使其具有类似动物肉的纤维结构和软弹韧的口感。挤出机的挤出模具是挤出机设备的主要部件，现有技术中的长冷却扁平挤出模具往往只能加工出扁平片状产品，为保证成型过程中的冷却效果，其加工的产品的厚度不能太大，且由于边界效应，挤出模具的流道的中间位置出料快，两端位置出料慢，导致挤出模具的出料口的宽度尺寸不能太大。若出料口的宽度尺寸较大会导致加工的产品出现开裂的问题，影响产品的完整性，从而挤出模具加工的产品的宽度和厚度受到限制，进而限制了挤出模具的生产效率和产量。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种挤出成型装置及挤出机，用以解决上述问题。
5.本实用新型提供一种挤出成型装置，包括：
6.外壳，呈两端均具有开口的筒状结构，所述外壳的进料端设置有用于与挤出设备的出料口连接的连接部；
7.芯轴，设置在所述外壳的内部且与所述外壳之间形成环状间隙，所述芯轴与所述外壳相对固定，所述芯轴的尾端的外侧壁与所述外壳的内侧壁之间的距离小于或等于所述芯轴的首端的外侧壁与所述外壳的内侧壁之间的距离。
8.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，所述芯轴的轴线与所述外壳的轴线重合。
9.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，所述芯轴包括：
10.导流部，与所述外壳连接，所述导流部设置于所述外壳的进料端的内部；
11.成型部，能够与所述导流部可拆卸连接。
12.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，所述导流部远离所述成型部的一端的外侧面设置有导流面，所述导流面与所述导流部的轴线之间的距离沿靠近所述成型部的方向逐渐增加。
13.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，所述导流面与所述导流部的轴线之间的夹角为15-60度。
14.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，所述成型部包括第一段和第二段，沿进料方向所述第一段位于所述第二段的上游位置，所述第一段与所述第二段形成为一体式结构，所述第一段的外侧壁与所述外壳的内侧壁之间的距离大于所述第二段的外侧壁与所述外壳的内侧壁之间的距离。
15.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，所述成型部可以设置多个，任一所述成型部均能够与所述导流部可拆卸连接；
16.多个所述成型部的所述第二段的尺寸各异，和/或多个所述成型部的所述第二段的横截面形状各异，所述第二段的尺寸包括所述第二段的长度尺寸和/或横截面尺寸。
17.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，所述第一段的外侧壁与所述第二段的外侧壁之间设置有过渡斜面，所述过渡斜面与所述成型部的轴线之间的夹角为0-60度。
18.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，所述芯轴的尾端位于所述外壳的内部；
19.或，所述芯轴的尾端的端面与所述外壳的出料端的端面平齐；
20.或，所述芯轴的尾端位于所述外壳的外部。
21.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，还包括：
22.控温组件，用于调控所述外壳的温度，和/或，用于调控所述芯轴的温度。
23.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，所述控温组件包括：
24.第一换热部，具有供换热介质流通的第一换热通道，所述第一换热部套设在所述外壳的外部；
25.和/或，第二换热部，具有供换热介质流通的第二换热通道，所述第二换热部设置在所述芯轴的内部；
26.所述第一换热部和所述第二换热部上均设置有供换热介质进出的介质进口和介质出口。
27.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，所述第一换热部可移动地设置在所述外壳上，或，所述第一换热部与所述外壳形成为一体式结构。
28.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，所述第一换热通道和所述第二换热通道沿直线延伸；
29.或，所述第一换热通道和所述第二换热通道沿曲线延伸。
30.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，还包括：
31.分流板，具有供物料通过的通孔，所述分流板设置在所述导流部与所述外壳之间或所述分流板设置在所述第一段与所述外壳之间。
32.根据本实用新型提供的一种挤出成型装置，所述连接部包括第一端能够与所述挤出设备的出料口连接的连接轴套，所述连接轴套套设于所述外壳的进料端的外部，所述连接轴套的第二端与所述外壳之间设置有限位结构，所述限位结构用于限制所述外壳从所述连接轴套的第二端脱出、并使所述连接轴套的轴线与所述外壳的轴线重合。
33.本实用新型还提供一种挤出机，包括上述的挤出成型装置。
34.本实用新型提供的挤出成型装置中，通过连接部将外壳与挤出设备的出料口连接，在外壳与芯轴之间具有环状间隙。挤出设备输出的物料可以进入外壳与芯轴之间的环状间隙，成型后可以输出筒状结构的产品，且外壳与芯轴之间的环状间隙的各个位置出料速度一致。根据具体需求，还可以将筒状结构的产品切割形成扁平片状，且经切割形成的扁平片状产品的宽度为筒状结构产品的周长，在挤出设备的输出速率和加工产品的厚度一定的情况下，较现有技术中的扁平成型模具增加了产品的宽度，提高了挤出成型的效率和产量。
35.进一步，在本实用新型提供的挤出机中，由于具备如上所述的挤出成型装置，因此同样具备如上所述的各种优势。
附图说明
36.为了更清楚地说明本实用新型或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
37.图1是本实用新型提供的挤出成型装置的结构示意图一；
38.图2是本实用新型提供的挤出成型装置的结构示意图二。
39.附图标记：
40.1：外壳；2：导流部；3：成型部；4：导流面；5：第一段；6：第二段；7：过渡斜面；8：第一换热部；9：第一换热通道；10：介质进口；11：介质出口；12：分流板；13：连接轴套；14：限位结构；15：密封件；16：第二换热通道；17：进料端；18：出料端；19：首端；20：尾端；h：第二段的外侧壁与外壳的内侧壁之间的间隙；α：过渡斜面与成型部的轴线之间的夹角。
具体实施方式
41.为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型中的附图，对本实用新型中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作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。
42.下面结合图1至图2描述本实用新型的挤出成型装置。
43.如图1和图2所示，本实用新型实施例提供的挤出成型装置包括外壳1和芯轴，具体来说，外壳1呈两端均具有开口的筒状结构，芯轴设置在外壳1的内部，并且芯轴与外壳1之间形成环状间隙，成型后可以输出筒状结构的产品，且外壳1与芯轴之间的环状间隙的各个位置出料速度一致。
44.芯轴与外壳1相对固定，在外壳1的进料端17设置有连接部，用于将外壳1的进料端与挤出设备的出料口连接，从而实现挤出成型装置与挤出设备之间的连接。
45.需要说明的是，上述外壳1的进料端17为沿进料方向，外壳1上位于上游位置的一端，相应地，外壳1的另一端为外壳1的出料端18。芯轴的首端19为沿进料方向，芯轴上位于上游位置的一端，相应地，芯轴的另一端为芯轴的尾端20。
46.芯轴的尾端20的外侧壁与外壳1的内侧壁之间的距离小于或等于芯轴的首端19的外侧壁与外壳1的内侧壁之间的距离，以确保物料能够在芯轴的尾端20与外壳1之间有效成型，确保加工产品的质量。
47.挤出设备输出的物料经外壳1的进料端17可以进入外壳1与芯轴之间的环状间隙，经成型可以输出筒状结构的产品。根据具体需求，经后期切割还可以使筒状结构的产品形成扁平片状，且经切割形成的扁平片状产品的宽度为筒状结构产品的周长，在挤出设备的输出速率和加工产品的厚度一定的情况下，较现有技术中的扁平成型模具，增加了产品的
宽度，提高了挤出成型的效率和产量。
48.本实用新型实施例中，将芯轴与外壳1同轴设置，以确保芯轴与外壳1之间的间隙沿芯轴的轴向的一致性，保证加工的产品具有均匀的厚度，提高加工的产品的质量。
49.具体地，可以在芯轴的首端19设置连接支架，连接支架与外壳1的进料端17连接。连接支架能够允许物料从芯轴与外壳1之间的间隙通过。连接支架与芯轴固定连接，连接支架和外壳1的内侧壁上设置有锥形面，锥形面的轴线、芯轴的轴线和外壳1的轴线重合。芯轴上的连接支架与外壳1之间通过锥形面接触配合，有利于保证芯轴与外壳1之间的同轴度，能够提高装配精度和效率。
50.本实用新型实施例中，上述连接部包括连接轴套13，连接轴套13的第一端与挤出设备的出料口连接。连接轴套13套设于外壳1的进料端17的外部，连接轴套13的第二端与外壳1之间设置有限位结构14，用于限制外壳1从连接轴套13的第二端脱出，并使连接轴套13的轴线与外壳1的轴线重合。
51.上述限位结构14具体包括设置在连接轴套13的第二端的第一限位台阶和设置在外壳1上的第二限位台阶，第二限位台阶在连接轴套13的内部与第一限位台阶的相互作用，可以限制外壳1从连接轴套13的第二端脱出。而且，第一限位台阶和第二限位台阶的设置，还有利于保证连接轴套13与外壳1之间的同轴度。
52.在连接轴套13的第一端设置有内螺纹，相应地，在挤出设备的出料口上设置有外螺纹，连接轴套13与挤出设备的出料口通过螺纹连接固定。挤出设备的出料口伸入至连接轴套13的内部，且挤出设备的出料口的端部抵在外壳1的端部和连接支架的端部，能够保证挤出设备的出料口与芯轴和外壳1之间的同轴度。
53.本实施例中，上述芯轴包括导流部2和成型部3，导流部2位于外壳1的进料端17的内部。导流部2的外侧壁与外壳1的内侧壁之间的距离大于成型部3的外侧壁与外壳1的内侧壁之间的距离，确保在外壳1的进料端17有充足的物料进入。
54.上述导流部2与外壳1连接，成型部3与导流部2之间可拆卸连接，通过更换不同截面形状和尺寸的成型部3，可以加工不同形状和厚度的产品。
55.具体地，可以在导流部2和成型部3中的一者上设置内螺纹，在另一者上设置外螺纹，使导流部2和成型部3螺纹连接。
56.本实施例中，上述成型部3包括第一段5和第二段6，沿进料方向第一段5位于第二段6的上游位置，第一段5与第二段6形成为一体式结构，具体可以使第一段5与第二段6一体加工成型，也可以单独加工完成第一段5和第二段6后，再利用焊接等方式固定连接在一起，此处不作具体限定。
57.上述第一段5的外侧壁与外壳1的内侧壁之间的距离大于第二段6的外侧壁与外壳1的内侧壁之间的距离，即，第二段6与外壳1之间供物料流通的流道横截面积小于第一段5与外壳1之间供物料流通的流道横截面积，能够确保物料能够在第二段6与外壳1之间有效成型，确保加工产品的质量。
58.第二段的外侧壁与外壳的内侧壁之间的间隙h可以为0.5-50毫米，优选实施例中，将第二段的外侧壁与外壳的内侧壁之间的间隙h设置为1-20毫米，具体可以根据所需加工产品的厚度选择确定。同时，产品的致密紧实度也与第二段的外侧壁和外壳的内侧壁之间的间隙h有关，在挤出设备的输出速率一定时，第二段的外侧壁和外壳的内侧壁之间的间隙
h越小，加工的产品越致密紧实。故在具体实施过程中，也可以根据对产品的致密紧实度的要求选择确定成型部3的第二段6的尺寸。
59.为确保第一段5与外壳1之间的物料能够顺利地流通至第二段6与外壳1之间，本实施例中，在第一段5的外侧壁与第二段6的外侧壁之间设置有过渡斜面7，过渡斜面7的第一端与第一段5的外侧壁连接，过渡斜面7的第二端与第二段6的外侧壁连接。
60.上述过渡斜面与成型部的轴线之间的夹角α为0-60度，优选实施例中，将过渡斜面与成型部的轴线之间的夹角α设置为0-45度。
61.需要说明的是，当第一段5的外侧面和第二段6的外侧面相平齐时，上述过渡斜面与成型部的轴线之间的夹角α视为0度，此时，也可以不设置上述过渡斜面7，直接使第一段5的外侧面与第二段6的外侧面相连接。
62.本实用新型实施例中，上述芯轴的尾端20可以位于外壳1的内部，也可以位于外壳1的外部，还可以使芯轴的尾端20的端面与外壳1的出料端18的端面平齐。芯轴的尾端20与外壳1的出料端18的相对位置不同，加工出的产品的形状也各不相同，可以根据具体需求确定芯轴的尾端20与外壳1的出料端18之间的相对位置。
63.本实用新型实施例中的芯轴可以仅包括一个成型部3，也可以包括多个成型部3。当芯轴包括一个导流部2和多个成型部3时，任一成型部3都能够与导流部2可拆卸连接，且各个成型部3与导流部2之间的连接结构相同。
64.多个成型部3的第二段6的尺寸各不相同，或者多个成型部3的第二段6的横截面形状各不相同，或者多个成型部3的第二段6的尺寸和横截面形状均不相同。上述第二段6的尺寸包括第二段6的长度尺寸和第二段6的横截面的尺寸。
65.即，本实施例中的一套挤出成型模具包括多种规格的成型部3，选择不同规格的成型部3与导流部2连接，可以加工出不同形状的产品，适应性强，可以满足用户的多种需求。
66.本实用新型实施例中，在导流部2上设置有导流面4，导流面4设置在导流部2远离成型部3的一端的外侧面。上述导流面4与导流部2的轴线之间的距离沿靠近成型部3的方向逐渐增加，使导流部2呈锥形结构。导流部2与外壳1之间的空间逐渐减小，能够保证外壳1的进料端17有更多的物料进入，并且确保物料能够顺利进入导流部2与外壳1之间并流通至成型部3与外壳1之间，避免在芯轴的首端19出现物料堆积的问题。
67.本实施例中，上述导流面4与导流部2的轴线之间的夹角为15-60度，相应地，导流部2的锥角为30-120度。具体实施例中，可以将导流面4与导流部2的轴线之间的夹角设置为30度，使得导流部2的锥角为60度，在对高粘度的物料进行加工时，确保高粘度物料能够顺畅均匀地进入芯轴与外壳1之间。
68.本实用新型实施例中，挤出成型装置还包括控温组件，控温组件用于调控外壳1的温度，和/或，用于调控芯轴的温度。外壳1和芯轴与物料直接接触，通过调控外壳1和/或芯轴的温度，利用外壳1和芯轴分别与物料之间的热交换，可以实现对物料的温度的调节。如在“植物肉”加工过程中，在成型的同时需进行冷却降温。芯轴与外壳1之间的温度差不同，产生的产品的内外部形态也会发生变化。
69.可以仅调控外壳1的温度，也可以仅调控芯轴的温度，还可以同时对外壳1的温度和芯轴的温度进行调控，具体可以根据实际情况确定。
70.上述控温组件包括第一换热部8和/或第二换热部。其中，第一换热部8具有供换热
介质流通的第一换热通道9，将第一换热部8套设在外壳1的外部，利用换热介质与外壳1之间的热交换，可以对外壳1的温度进行调控。第二换热部具有供换热介质流通的第二换热通道16，第二换热部设置在芯轴的内部，利用换热介质与芯轴之间的热交换，可以对芯轴的温度进行调控。
71.上述第一换热部8和第二换热部上均设置有介质进口10和介质出口11，以供换热介质进出。上述介质进口10设置在第一换热部8和第二换热部的下侧壁上，介质出口11设置在第一换热部8和第二换热部的上侧壁上，可以避免在第一换热部8和第二换热部因气体残留导致的气堵问题，确保外壳1和芯轴的温度均匀性。
72.由于芯轴位于外壳1的内部，且第二换热部设置在芯轴的内部，在设置第二换热部时，需避免将第二换热部的介质进口10和介质出口11设置在成型部3的第二段6上，避免对成型效果的影响。具体可以将介质进口10和介质出口11设置在成型部3的第一端或导流部2上。
73.在需要同时对外壳1的温度和芯轴的温度进行调控时，可以同时设置第一换热部8和第二换热部；在仅需要对外壳1的温度进行调控时，可以仅使第一换热部8工作或仅设置第一换热部8；在仅需要对芯轴的温度进行调控时，可以仅使第二换热部工作或仅设置第二换热部。
74.上述第一换热部8可以固定在外壳1的外部，具体可以将第一换热部8设置成夹套的形式，固定在外壳1的外部；也可以在外壳1的外部设置套筒，使套筒的两端与外壳1密封连接；还可以在外壳1的侧壁上设置空腔，供换热介质流通，使第一换热部8与外壳1形成为一体式结构。
75.可选实施例中，将第一换热部8可滑动地套设在外壳1上，在产品加工过程中，可以根据具体需要调节第一换热部8与外壳1之间的相对位置。具体可以将第一换热部8设置成密封夹套的形式，使密封夹套与外壳1滑动连接；也可以在外壳1的外部设置套筒，在套筒的两端与外壳1之间设置密封件15，此处的密封件15可以为骨架油封等密封性能良好的材料，以确保套筒与外壳1之间的可移动密封。
76.上述第二换热部设置在芯轴的内部，具体可以将芯轴加工成中空结构，芯轴的内部空腔可以作为第二换热通道16。
77.上述第一换热通道9和第二换热通道16可以沿直线延伸，也可以沿曲线延伸。
78.当第一换热通道9和第二换热通道16沿曲线延伸时，可以将第一换热通道9和第二换热通道16设置成螺旋状。可以增加换热介质在第一换热通道9和第二换热通道16内的流通时间，保证换热效果。
79.本实用新型实施例中，挤出成型装置还包括分流板12，在分流板12上设置有供物料通过的通孔。可以将分流板12设置在导流部2与外壳1之间或将分流板12设置在第一段5与外壳1之间，分流板12对物料具有均匀分流和改变物料内部结构的作用。
80.上述分流板12上的通孔可以为与芯轴同轴设置的环形缝隙，也可以为多个圆形孔。导流部2与外壳1之间安装的分流板12的通孔的形状不同时，物料经过不同的分流板12后，会呈现不同的内部结构和排列形式，加工得到的产品具有不同的内部结构，相应地，产品的口感也会不同。
81.综上所述，本实用新型实施例中的挤出成型装置能够加工筒状结构的产品，产品
形式新颖，且解决了现有技术中的挤出成型模具只能加工扁平片状产品的问题，且外壳1与芯轴之间的环状间隙的各个位置的出料速度一致。并且，根据具体需求，还可以将筒状结构的产品经后期切割形成扁平片状，且经切割形成的扁平片状产品的宽度为筒状结构产品的周长，增加了扁平片状产品的宽度，在挤出设备的输出速率和加工产品的厚度一定的情况下，提高了挤出模具的成型效率和产量。
82.通过改变芯轴的成型部3的截面尺寸和长度、过渡斜面7与成型部3的轴线之间的夹角、第一换热部8与外壳1之间的相对位置等，可加工制作出形态和结构不同的产品。
83.总体而言，本实用新型实施例中的挤出成型装置具有可灵活组合多变、使用方便、制作的产品类型多样、产品结构和特性灵活可调、产量明显提升等优点。
84.另一方面，本实用新型实施例还提供一种挤出机，包括上述任一实施例提供的挤出成型装置，具有上述挤出成型装置的全部优点。本实用新型实施例中的挤出机的有益效果的推导过程与上述挤出成型装置的有益效果的推导过程大体类似，故此处不再赘述。
85.最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。