水果油榨取機的滾筒驅動系統的製作方法
2023-10-30 10:11:47 3
專利名稱：水果油榨取機的滾筒驅動系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種從水果中榨取水果油的設備。
背景技術：
目前，在世界範圍內，從柑橘類水果皮中獲取水果油的需求越來越大，而從檸檬中榨取檸檬油的需求更是如此。一般來說，這些油是通過在這些特定水果的外殼或外皮上進行一項或多項機械操作而獲得的。美國專利4,070,959公開了一種專門用於從整個水果(簡稱整果)中榨取水果油的裝置。該專利公開的設備採用多個水平設置的平行滾筒，這些滾筒包括帶有尖齒的薄金屬環。使用時，將整果穿過滾筒，並從滾筒之間相鄰的槽中移進或移出。
一組滾筒中相鄰滾筒之間的槽區，一般稱為工作區，因為在這個區域，滾筒的齒以基本一致的方式刺穿每個整果的外皮。當滾筒將水果外皮或外殼破碎並攪拌後，在外皮或外殼細胞中的水果油就被釋放出來。
如美國專利4,070,959所述，滾筒由一系列驅動鏈條和鏈輪所驅動，並採用分組或串聯的方式設置水平的滾筒。美國專利4,070,959中的圖2顯示了滾筒分成4組進行驅動的情況。每條單一的驅動鏈都與四個相鄰的滾筒接合。同一組的每個滾筒都朝著同一方向驅動，而下一相鄰滾筒的轉速逐漸減慢。這種速度差使得滾筒上的齒刺破整果的外殼或外皮。
然而，使用分組的滾筒刺破整果的外表面也有其不足之處。一組滾筒中的最後一個滾筒與下一組滾筒中的第一個滾筒之間的區域或槽(pocket或trough)被稱作非工作區。相鄰滾筒組之間產生這種非工作區的原因是，速度稍快的滾筒將水果從該區中取出的速度比速度稍慢的滾筒將水果放入的速度要快。在一臺有四十個滾筒的標準機器中，如果每個滾筒組採用4個滾筒的話，那麼就會有9個非工作區。
有人嘗試過使用每組採用8個滾筒代替每組採用4個滾筒的形式，以提高這種機器的工作效率。對於具有40個滾筒的標準機器，每組採用8個滾筒，其非工作區只有4個。
然而，在一臺機器中，每組滾筒設置的滾筒數量太多，在某些方面也是不可取的。例如，根據水果狀態(即成熟水果與非成熟水果)而調整一組滾筒中相鄰滾筒之間的速度差，經常可以得到讓人滿意的效果。這種調整可以通過機械調節機器的交替鏈輪上的驅動鏈來實現。對於每個滾筒組有4個滾筒的機器，這樣的操作能夠較快地完成，而對於每個滾筒組有8個滾筒的機器來說，所需的程序及工具要複雜得多。一個技工可能要花費幾個小時的時間，來對滾筒組具有8個滾筒的機器做出所需的調整。這樣就會導致成本高昂的停工期，降低機器的總產量。
因此，有必要提供一種能夠提高水果油榨取效率的機器。此外，還有必要提供一種機器，這種機器中在調整相鄰滾筒的轉速時，無需停機或者停機時間非常短。同時，提供一種可以根據工作要求而使滾筒可以採用不同分組方式的機器，也是人們所期望的。
發明內容
在本發明的一個方案中，用於榨取水果油的設備包括用於刺破水果外表面的水平滾筒。每個滾筒與一個馬達機械連接。馬達可以獨立地轉動滾筒。該設備還優選包括一個用於控制馬達的控制器。
在本發明的第二個單獨方案中，提供了一種包括一個框架及多個平行滾筒的設備，該多個平行滾筒設置有齒狀突出，用於刺破水果的外表面。每個滾筒安裝在轉軸上，而轉軸則安裝在框架上。每個轉軸還進一步包括至少一個安裝在其一端的鏈輪。有多個馬達與固定在框架上。每個馬達包括一個驅動軸，其上安裝有一個鏈輪。驅動鏈將各馬達上的鏈輪與相應的轉軸上的鏈輪機械連接，該轉軸安裝在框架上。這樣，每個滾筒獨立地被單獨的馬達所驅動。該設備還包括一個用於控制馬達轉速並由此控制每個滾筒轉速的控制器。
在本發明的又一個方案中，提供了一種榨取水果油的方法，在該方法中，整果被裝到多個可轉動的水平滾筒上。旋轉每個滾筒，使其刺破水果皮以釋放出水果油。各個滾筒的轉速優選根據預先編程的指令予以控制。
相應地，本發明的目的是提供一種從水果中榨取水果油的改進設備。下文還會提到本發明的其它目的及優點。本發明也可以採用本文所述系統及方法步驟的其它組合方式。
圖1是從柑橘類水果皮中榨油的本發明設備的左視圖。
圖2是顯示馬達及滾筒設置的、圖1所示設備的前視圖。
圖3是圖2所示設備沿線3-3的側視圖。
圖4是圖2所示設備沿線4-4的俯視圖。
圖5是顯示多個水平滾筒的、局部剖視的局部平面圖，。
圖6是圖1-5所示設備的剖面側視圖。
圖7是表示帶齒圓環安裝在軸上的詳細情況的剖視圖。
圖8與圖7類似，詳細顯示了放大比例的各個部件。
圖9是進一步放大比例的一段帶齒圓環的示意圖。
圖10是每對帶齒圓環之間使用的墊圈隔離圓盤。
圖11是環繞相應圓盤的墊圈之一。
圖12是兩個與控制器相連的馬達的示意圖。
圖13顯示了一個優選的、驅動設備中滾筒的順序。
具體實施例方式
參閱附圖。圖1是從水果4的外皮中榨油的設備2的側視圖。設備2包括一個框架式支撐結構6。框架6包括兩個側壁8，側壁8支持多個平行設置的水平滾筒10。滾筒10安裝在轉軸12之上，轉軸12橫貫框架6的兩個側壁8。軸12可通過安裝在兩個側壁8中的兩個軸承14進行旋轉。
在圖2和圖4中可以更為詳細地看到，軸12穿過側壁8延伸，由端螺母16固定在適當的位置上。在其中一個側壁8上，軸12伸出足夠的位置，以便可以支持至少一個鏈輪18。由於鏈輪18是驅動相應滾筒10旋轉的，因此被稱為滾筒鏈輪18。雖然只有一個鏈輪18是必須的，但軸12上也可以安裝另外的鏈輪20。例如，在圖2、4和5中，軸12上有兩個鏈輪鏈輪18及鏈輪20。鏈輪18用於驅動滾筒10，另一個鏈輪20則用於監控滾筒10的轉速。
現參閱圖1至4。圖中，馬達(電機)24位於鏈輪18之下。優選設有多個馬達24。各馬達24優選與框架6相接，更優選地，每個馬達24與其中一個側壁8相接。馬達24通過電源線26連接到電源28。每個馬達24包括一個驅動軸30，驅動軸30從其中一個側壁8向外伸出。馬達鏈輪34與驅動軸30上的聯軸器32相接。這樣，馬達鏈輪34在馬達24的驅動軸30的帶動下旋轉。
馬達及與其相對應的滾筒10的數量可以是任意的。馬達24優選為伺服馬達(伺服電機)，但也可使用其它類型的馬達。若使用伺服馬達，可以採用交流電，也可以採用直流電。雖然可以只使用一個馬達(通過一種能夠改變各個滾筒速度的傳動裝置)與各個滾筒相連，但最好使用多個馬達，而且每個馬達單獨驅動一個滾筒。
驅動鏈36將馬達鏈輪34與滾筒鏈輪18機械連接。驅動鏈36優選為包含獨立連結的鏈環。最優選的是，驅動鏈36垂直地連接相鄰的滾筒10和馬達24。此處，每個滾筒10與位於滾筒10正下方的各馬達24機械連接。可以代替驅動鏈36驅動系統的另一種方案是，可以通過如聯軸器、齒輪或其它等同裝置連接馬達24，以直接驅動滾筒。此處，安裝馬達24的軸線可以與滾筒10的相同。另一種可選的驅動系統是，可以採用水力馬達來驅動滾筒10。
如圖1至5所示，優選在框架6內交錯安裝馬達24及滾筒10。相應地，驅動裝置(包括馬達24、驅動軸30、馬達鏈輪34、滾筒鏈輪18以及軸12)在兩個側壁8之一上相互錯開驅動其相鄰的滾筒10。採用這種交錯安裝的方式，是因為各馬達24大於各滾筒10的直徑。當然，若採用較小的馬達24，這種交錯安裝的形式就不是必需的。
在本發明的一個方案中，可使用轉速傳感器40來監控滾筒10的轉速。轉速傳感器40通過支架42固定在框架6的側壁8上。
支架42優選安裝在鏈輪18的正上方。多個轉速傳感器40可安裝在側壁8上，每個轉速傳感器40與相應的滾筒10相鄰。轉速計測定靶41優選連接在轉軸12的第二個鏈輪20上。每次測定靶41經過時，傳感器40都可以感應到。轉速傳感器40包括通信線44，其隨後將轉速的數據報告給監控器、顯示器或控制器70，，如圖12所示。另外，轉速傳感器40可以安裝在馬達24之上或之內。若採用這種設計，就不需要第二個鏈輪20了。
現參閱圖1。設備2包括一個傾斜盤46。傾斜盤46位於滾筒10的下方。傾斜盤46收集從水果中榨取的油以及出油口中的油。可以採用一個或多個噴頭，以幫助從柑橘水果4中榨取柑橘油，如美國專利4,470,344所述。
如圖5至8所示，每個帶齒滾筒裝置包括一個被多個非常薄的圓環50所環繞的軸12。環50的周邊設有尖齒52。每個帶齒圓環50內且與其同心的圓形開口54足夠大，足以容納軸12的圓柱形部分。由圖8可清楚地看到，隔離圓盤56位於帶齒圓環50之間，而墊圈58環繞各隔離圓盤56。墊圈58的厚度最好稍小於隔離圓盤56的厚度，墊圈58的內直徑60大於隔離圓盤56的外直徑62。相應地，墊圈58可以在一定範圍內沿徑向自由移動，以避免廢料在帶齒圓環50之間累積。帶齒圓環50及墊圈58夾在錐形塊64、66之間，並隨軸12一起旋轉。
設備2在運轉時，相鄰帶齒滾筒之間形成曲線(bights)，用於接納整果4。圓環50的尖齒52刺破每個水果4的外表面，釋放出其果皮中的油。
現參閱圖12。控制器70通過通信線72與每個馬達24進行通訊。控制器70將控制信號發送給各馬達24。這些控制信號調整各滾筒10的轉速、旋轉方向及旋轉特徵(rotational profile)等。旋轉特徵包括分度(indexing)、加速度、減速度等。圖12隻顯示了兩個馬達24，但實際上，控制器70可以控制任意數量的馬達24，從而控制任意數量的滾筒10。優選地，控制器70能夠單獨控制每個馬達24。因此，各滾筒10根據發送給各馬達24的信號，可以有各自不同的轉速。這樣，各相鄰滾筒10之間的速度差就可以得到精確的控制。
對滾筒10的精確控制能夠減小採用滑輪式結構的現有機器中存在的非工作區。這樣，在本發明的機器2中，對於給定數量的滾筒10，其工作槽的總數就增加了。此外，無需為了調整滾筒組中相鄰滾筒10的轉速而停機，因為可以通過控制器70以電子方式進行及時調整。除此之外，還可以較輕鬆地進行幾乎不受限制的變化。例如，設備2可以這樣設置設置每組有七個滾筒10的三組滾筒組、每組有六個滾筒10的兩組滾筒組和每組有七個滾筒10的一組滾筒組，而且這些滾筒組都有不同的速度差及組速度。
優選地，控制器70可以對各種設置包括一些變量進行預先編程。這些變量包括一個滾筒組中的滾筒數量、一組中每個滾筒10的滾筒速度(轉數/分，rpm)以及不同組的滾筒10之間的速度差。控制器70還可以基於一個或多個參量，十分方便地轉換各套不同的預先編程的指令。這些參量可以包括例如水果種類、水果狀態、水果量以及水果油榨取率。這樣，機器2就可以迅速地做出調整，從而能夠基於各種生產條件優化既定的參數。機器2適用於從柑橘類水果尤其是檸檬及其它類似水果的外皮中榨油，當然，也同樣適用於其它水果。
控制器70可以是任意數量的、能夠將各控制信號傳送給多個馬達24的裝置。控制器70優選是一臺計算機或CPU(中央處理器)。預先編程的指令可以儲存在計算機或CPU的ROM(只讀存儲器)或RAM(隨機存儲器)中。更優選地是採用包含預先編程指令的軟體，或採用能夠創建、修改、存儲或下載預先編程指令的軟體。控制器70還優選包括一個輸入裝置74，用於輸入不同的預先編程的指令。這樣的輸入裝置74可以是包括一個鍵盤、一個磁碟驅動器、CD-ROM、DVD驅動器，磁帶驅動器或其它類似設置。
在設備2的一個實施方式中，通過控制滾筒10可顯著提高設備2的產量。如本文中提到，當水果4位於各相鄰滾筒10之間的槽裡的時候，對水果4進行加工。當水果4從滾筒10的床位的一個位置轉移到另一個位置時，並沒有對水果進行真正的操作。在設備2的這個實施方式中，整個設備2裝有水果4。將一些指令預先編程設置在控制器70中，使水果4的下方產生一種轉動「差」。此處的轉動「差」指的是相鄰工作滾筒10之間不同的轉速，即速度差。採用這種工作方式，貫穿整個設備2的轉動「差」開始的時候比較小，隨後逐漸增加。分組驅動滾筒10，以便限制最大及最小的滾筒速度。優選地，控制非工作區(即滾筒10相鄰組之間的空間)的位置，使其運行到水果4的床位下方，從而使得能夠對所有的水果4進行均勻地操作。
圖13是利用上述轉動「差」的一個實施例。圖中顯示，十九個滾筒10沿著各個滾筒10上的箭頭所示的方向旋轉。十九個滾筒10按8個一組進行分組。必須指出的是，可以說可以採用無數種的速度差序列組合，此處提到的僅僅是一個例子而已。圖中，各個滾筒10的轉速用其下方的數字表示(轉數/分)。採用這一排列，從水果4中獲取高比率的油，大約需要45秒。若採用普通排列，大概需要75-90秒，在普通排列中，水果4從設備2的一端出發，行經整個設備2，到達其另一端。圖中，非工作區80位於滾筒10的相鄰組之間。在這個實施例中，九套指令分別用五秒的時間對水果4進行加工。在前三套指令中，滾筒10組成的滾筒組中的速度差相對較小，大約為10％左右。其隨後的三套指令中，速度差稍高，約為12％左右。在最後的三套指令中，速度差約為15％左右。
採用這種方法榨取水果油，對水果4進行加工時，水果4在滾筒10之間保持靜止。只有從設備2中卸載水果4時，水果4才需行經整個滾筒10。這種速度差序列尤其適用於從新鮮水果4中榨取水果油。例如，我們知道，對於新鮮水果4，滾筒10的速度差必須比較小才能避免損壞水果4。但隨著對水果4進行加工，速度差可以逐漸提高，不會因此損壞水果4。
權利要求
1.一種用於從水果中榨油的設備，其包括一個框架、多個支撐在所述框架上並可轉動的滾筒、連接到每個所述滾筒的馬達以及連接所述馬達的控制器。
2.如權利要求1所述的設備，其進一步包括多個滾筒轉軸，每個滾筒各自支撐在一個滾筒轉軸上，其特徵在於，每個所述的轉軸包括一個位於轉軸一端的轉軸鏈輪。
3.如權利要求2所述的設備，其特徵在於，每個所述的馬達包括一個安裝在馬達驅動軸上的馬達鏈輪。
4.如權利要求3所述的設備，其進一步包括驅動鏈，該驅動鏈將所述每個機械連接的馬達及轉軸的馬達鏈輪與轉軸鏈輪進行機械連接。
5.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，每個所述的馬達是直流伺服馬達。
6.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，每個所述的馬達是交流伺服馬達。
7.如權利要求1所述的設備，其進一步包括測量每個所述滾筒轉速的傳感器。
8.如權利要求1所述的設備，其特徵在於，每個相鄰滾筒機械連接到所述框架對面側的馬達上。
9.一種從柑橘類整果的外皮中榨油的設備，其包括一個框架；多個平行且水平設置的滾筒，所述滾筒包括用於刺破整果外表面的齒狀突出，每個所述滾筒支撐在可轉動地安裝在所述框架上的轉軸上，每個所述轉軸進一步包括至少一個安裝在所述轉軸一端的鏈輪；多個固定在所述框架上的馬達，每個所述馬達包括一個驅動軸，該驅動軸上安裝有鏈輪；多條驅動鏈，每條驅動鏈將一個所述馬達上的鏈輪機械連接到一個所述轉軸上相應的鏈輪，其中，每個所述滾筒獨立地被一個單獨的馬達所驅動；以及一個通過控制每個相應馬達的轉速而控制每個所述滾筒的轉速的控制器。
10.如權利要求9所述的設備，其特徵在於，每個所述馬達是直流伺服馬達。
11.如權利要求9所述的設備，其特徵在於，每個所述馬達是交流伺服馬達。
12.如權利要求9所述的設備，其進一步包括測量每個所述滾筒轉速的傳感器。
13.如權利要求9所述的設備，其特徵在於，每個相鄰滾筒機械連接到所述框架對面側的馬達上。
14.一種從柑橘類整果的外皮中榨油的方法，其包括如下步驟將整果裝到多個可轉動的水平滾筒上，所述滾筒包括用於刺破整果外表面的齒狀突出；轉動每個所述滾筒，穿刺所述水果，釋放其所儲存的油；以及根據預先編程的指令，單獨地控制每個所述滾筒的轉速。
15.如權利要求14所述的方法，其進一步包括如下步驟根據一個或多個參量，在多套預先編程的指令之間進行轉換。
16.如權利要求15所述的方法，其特徵在於，所述一個或多個參量是從水果種類、水果狀態、水果量以及水果油榨取率中選擇出來的。
17.一種從水果中榨油的方法，其包括如下步驟將整果裝到多個可轉動的水平滾筒上，所述滾筒包括用於刺破整果外表面的齒狀突出；轉動每個所述滾筒，穿刺所述水果並釋放其所儲存的油；以及根據預先編程的指令，單獨地控制每個所述滾筒的轉速。
18.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，所述控制滾筒轉速的步驟包括逐漸增加至少一組滾筒中的轉速差的步驟。
19.如權利要求17所述的方法，其特徵在於，在對裝在所述多個滾筒上的水果進行加工時，使所述水果保持固定。
20.一種水果加工機器，其包括多個驅動馬達；多個滾筒，其中，一個滾筒連接到一個驅動馬達上；以及能夠單獨控制每個所述馬達轉速的控制裝置。
全文摘要
本發明公開了一種從柑橘類整果的外皮中榨油的設備，其包括一個框架(6)以及多個水平設置且平行的滾筒(10)，滾筒(10)包括用於刺破整果外表面的齒狀突出。多個滾筒中的各個滾筒由安裝在框架上的轉軸(10)支撐。多個馬達(24)固定在框架上，其每一個都與相應滾筒的轉軸連接，而且，每個馬達單獨地轉動轉軸及滾筒。該設備還包括一個能夠單獨控制各滾筒轉速的控制器。
文檔編號A23N1/00GK1665653SQ03816227
公開日2005年9月7日 申請日期2003年7月3日 優先權日2002年7月10日
發明者羅納爾德·C·布希曼, 斯格特·R·亞利山大, 大衛·J·漢考克 申請人:布朗國際公司