专利名称：水果油榨取机的滚筒驱动系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种从水果中榨取水果油的设备。
背景技术：
目前，在世界范围内，从柑橘类水果皮中获取水果油的需求越来越大，而从柠檬中榨取柠檬油的需求更是如此。一般来说，这些油是通过在这些特定水果的外壳或外皮上进行一项或多项机械操作而获得的。美国专利4,070,959公开了一种专门用于从整个水果(简称整果)中榨取水果油的装置。该专利公开的设备采用多个水平设置的平行滚筒，这些滚筒包括带有尖齿的薄金属环。使用时，将整果穿过滚筒，并从滚筒之间相邻的槽中移进或移出。
一组滚筒中相邻滚筒之间的槽区，一般称为工作区，因为在这个区域，滚筒的齿以基本一致的方式刺穿每个整果的外皮。当滚筒将水果外皮或外壳破碎并搅拌后，在外皮或外壳细胞中的水果油就被释放出来。
如美国专利4,070,959所述，滚筒由一系列驱动链条和链轮所驱动，并采用分组或串联的方式设置水平的滚筒。美国专利4,070,959中的图2显示了滚筒分成4组进行驱动的情况。每条单一的驱动链都与四个相邻的滚筒接合。同一组的每个滚筒都朝着同一方向驱动，而下一相邻滚筒的转速逐渐减慢。这种速度差使得滚筒上的齿刺破整果的外壳或外皮。
然而，使用分组的滚筒刺破整果的外表面也有其不足之处。一组滚筒中的最后一个滚筒与下一组滚筒中的第一个滚筒之间的区域或槽(pocket或trough)被称作非工作区。相邻滚筒组之间产生这种非工作区的原因是，速度稍快的滚筒将水果从该区中取出的速度比速度稍慢的滚筒将水果放入的速度要快。在一台有四十个滚筒的标准机器中，如果每个滚筒组采用4个滚筒的话，那么就会有9个非工作区。
有人尝试过使用每组采用8个滚筒代替每组采用4个滚筒的形式，以提高这种机器的工作效率。对于具有40个滚筒的标准机器，每组采用8个滚筒，其非工作区只有4个。
然而，在一台机器中，每组滚筒设置的滚筒数量太多，在某些方面也是不可取的。例如，根据水果状态(即成熟水果与非成熟水果)而调整一组滚筒中相邻滚筒之间的速度差，经常可以得到让人满意的效果。这种调整可以通过机械调节机器的交替链轮上的驱动链来实现。对于每个滚筒组有4个滚筒的机器，这样的操作能够较快地完成，而对于每个滚筒组有8个滚筒的机器来说，所需的程序及工具要复杂得多。一个技工可能要花费几个小时的时间，来对滚筒组具有8个滚筒的机器做出所需的调整。这样就会导致成本高昂的停工期，降低机器的总产量。
因此，有必要提供一种能够提高水果油榨取效率的机器。此外，还有必要提供一种机器，这种机器中在调整相邻滚筒的转速时，无需停机或者停机时间非常短。同时，提供一种可以根据工作要求而使滚筒可以采用不同分组方式的机器，也是人们所期望的。
发明内容
在本发明的一个方案中，用于榨取水果油的设备包括用于刺破水果外表面的水平滚筒。每个滚筒与一个马达机械连接。马达可以独立地转动滚筒。该设备还优选包括一个用于控制马达的控制器。
在本发明的第二个单独方案中，提供了一种包括一个框架及多个平行滚筒的设备，该多个平行滚筒设置有齿状突出，用于刺破水果的外表面。每个滚筒安装在转轴上，而转轴则安装在框架上。每个转轴还进一步包括至少一个安装在其一端的链轮。有多个马达与固定在框架上。每个马达包括一个驱动轴，其上安装有一个链轮。驱动链将各马达上的链轮与相应的转轴上的链轮机械连接，该转轴安装在框架上。这样，每个滚筒独立地被单独的马达所驱动。该设备还包括一个用于控制马达转速并由此控制每个滚筒转速的控制器。
在本发明的又一个方案中，提供了一种榨取水果油的方法，在该方法中，整果被装到多个可转动的水平滚筒上。旋转每个滚筒，使其刺破水果皮以释放出水果油。各个滚筒的转速优选根据预先编程的指令予以控制。
相应地，本发明的目的是提供一种从水果中榨取水果油的改进设备。下文还会提到本发明的其它目的及优点。本发明也可以采用本文所述系统及方法步骤的其它组合方式。
图1是从柑橘类水果皮中榨油的本发明设备的左视图。
图2是显示马达及滚筒设置的、图1所示设备的前视图。
图3是图2所示设备沿线3-3的侧视图。
图4是图2所示设备沿线4-4的俯视图。
图5是显示多个水平滚筒的、局部剖视的局部平面图，。
图6是图1-5所示设备的剖面侧视图。
图7是表示带齿圆环安装在轴上的详细情况的剖视图。
图8与图7类似，详细显示了放大比例的各个部件。
图9是进一步放大比例的一段带齿圆环的示意图。
图10是每对带齿圆环之间使用的垫圈隔离圆盘。
图11是环绕相应圆盘的垫圈之一。
图12是两个与控制器相连的马达的示意图。
图13显示了一个优选的、驱动设备中滚筒的顺序。
具体实施例方式
参阅附图。图1是从水果4的外皮中榨油的设备2的侧视图。设备2包括一个框架式支撑结构6。框架6包括两个侧壁8，侧壁8支持多个平行设置的水平滚筒10。滚筒10安装在转轴12之上，转轴12横贯框架6的两个侧壁8。轴12可通过安装在两个侧壁8中的两个轴承14进行旋转。
在图2和图4中可以更为详细地看到，轴12穿过侧壁8延伸，由端螺母16固定在适当的位置上。在其中一个侧壁8上，轴12伸出足够的位置，以便可以支持至少一个链轮18。由于链轮18是驱动相应滚筒10旋转的，因此被称为滚筒链轮18。虽然只有一个链轮18是必须的，但轴12上也可以安装另外的链轮20。例如，在图2、4和5中，轴12上有两个链轮链轮18及链轮20。链轮18用于驱动滚筒10，另一个链轮20则用于监控滚筒10的转速。
现参阅图1至4。图中，马达(电机)24位于链轮18之下。优选设有多个马达24。各马达24优选与框架6相接，更优选地，每个马达24与其中一个侧壁8相接。马达24通过电源线26连接到电源28。每个马达24包括一个驱动轴30，驱动轴30从其中一个侧壁8向外伸出。马达链轮34与驱动轴30上的联轴器32相接。这样，马达链轮34在马达24的驱动轴30的带动下旋转。
马达及与其相对应的滚筒10的数量可以是任意的。马达24优选为伺服马达(伺服电机)，但也可使用其它类型的马达。若使用伺服马达，可以采用交流电，也可以采用直流电。虽然可以只使用一个马达(通过一种能够改变各个滚筒速度的传动装置)与各个滚筒相连，但最好使用多个马达，而且每个马达单独驱动一个滚筒。
驱动链36将马达链轮34与滚筒链轮18机械连接。驱动链36优选为包含独立连结的链环。最优选的是，驱动链36垂直地连接相邻的滚筒10和马达24。此处，每个滚筒10与位于滚筒10正下方的各马达24机械连接。可以代替驱动链36驱动系统的另一种方案是，可以通过如联轴器、齿轮或其它等同装置连接马达24，以直接驱动滚筒。此处，安装马达24的轴线可以与滚筒10的相同。另一种可选的驱动系统是，可以采用水力马达来驱动滚筒10。
如图1至5所示，优选在框架6内交错安装马达24及滚筒10。相应地，驱动装置(包括马达24、驱动轴30、马达链轮34、滚筒链轮18以及轴12)在两个侧壁8之一上相互错开驱动其相邻的滚筒10。采用这种交错安装的方式，是因为各马达24大于各滚筒10的直径。当然，若采用较小的马达24，这种交错安装的形式就不是必需的。
在本发明的一个方案中，可使用转速传感器40来监控滚筒10的转速。转速传感器40通过支架42固定在框架6的侧壁8上。
支架42优选安装在链轮18的正上方。多个转速传感器40可安装在侧壁8上，每个转速传感器40与相应的滚筒10相邻。转速计测定靶41优选连接在转轴12的第二个链轮20上。每次测定靶41经过时，传感器40都可以感应到。转速传感器40包括通信线44，其随后将转速的数据报告给监控器、显示器或控制器70，，如图12所示。另外，转速传感器40可以安装在马达24之上或之内。若采用这种设计，就不需要第二个链轮20了。
现参阅图1。设备2包括一个倾斜盘46。倾斜盘46位于滚筒10的下方。倾斜盘46收集从水果中榨取的油以及出油口中的油。可以采用一个或多个喷头，以帮助从柑橘水果4中榨取柑橘油，如美国专利4,470,344所述。
如图5至8所示，每个带齿滚筒装置包括一个被多个非常薄的圆环50所环绕的轴12。环50的周边设有尖齿52。每个带齿圆环50内且与其同心的圆形开口54足够大，足以容纳轴12的圆柱形部分。由图8可清楚地看到，隔离圆盘56位于带齿圆环50之间，而垫圈58环绕各隔离圆盘56。垫圈58的厚度最好稍小于隔离圆盘56的厚度，垫圈58的内直径60大于隔离圆盘56的外直径62。相应地，垫圈58可以在一定范围内沿径向自由移动，以避免废料在带齿圆环50之间累积。带齿圆环50及垫圈58夹在锥形块64、66之间，并随轴12一起旋转。
设备2在运转时，相邻带齿滚筒之间形成曲线(bights)，用于接纳整果4。圆环50的尖齿52刺破每个水果4的外表面，释放出其果皮中的油。
现参阅图12。控制器70通过通信线72与每个马达24进行通讯。控制器70将控制信号发送给各马达24。这些控制信号调整各滚筒10的转速、旋转方向及旋转特征(rotational profile)等。旋转特征包括分度(indexing)、加速度、减速度等。图12只显示了两个马达24，但实际上，控制器70可以控制任意数量的马达24，从而控制任意数量的滚筒10。优选地，控制器70能够单独控制每个马达24。因此，各滚筒10根据发送给各马达24的信号，可以有各自不同的转速。这样，各相邻滚筒10之间的速度差就可以得到精确的控制。
对滚筒10的精确控制能够减小采用滑轮式结构的现有机器中存在的非工作区。这样，在本发明的机器2中，对于给定数量的滚筒10，其工作槽的总数就增加了。此外，无需为了调整滚筒组中相邻滚筒10的转速而停机，因为可以通过控制器70以电子方式进行及时调整。除此之外，还可以较轻松地进行几乎不受限制的变化。例如，设备2可以这样设置设置每组有七个滚筒10的三组滚筒组、每组有六个滚筒10的两组滚筒组和每组有七个滚筒10的一组滚筒组，而且这些滚筒组都有不同的速度差及组速度。
优选地，控制器70可以对各种设置包括一些变量进行预先编程。这些变量包括一个滚筒组中的滚筒数量、一组中每个滚筒10的滚筒速度(转数/分，rpm)以及不同组的滚筒10之间的速度差。控制器70还可以基于一个或多个参量，十分方便地转换各套不同的预先编程的指令。这些参量可以包括例如水果种类、水果状态、水果量以及水果油榨取率。这样，机器2就可以迅速地做出调整，从而能够基于各种生产条件优化既定的参数。机器2适用于从柑橘类水果尤其是柠檬及其它类似水果的外皮中榨油，当然，也同样适用于其它水果。
控制器70可以是任意数量的、能够将各控制信号传送给多个马达24的装置。控制器70优选是一台计算机或CPU(中央处理器)。预先编程的指令可以储存在计算机或CPU的ROM(只读存储器)或RAM(随机存储器)中。更优选地是采用包含预先编程指令的软件，或采用能够创建、修改、存储或下载预先编程指令的软件。控制器70还优选包括一个输入装置74，用于输入不同的预先编程的指令。这样的输入装置74可以是包括一个键盘、一个磁盘驱动器、CD-ROM、DVD驱动器，磁带驱动器或其它类似设置。
在设备2的一个实施方式中，通过控制滚筒10可显著提高设备2的产量。如本文中提到，当水果4位于各相邻滚筒10之间的槽里的时候，对水果4进行加工。当水果4从滚筒10的床位的一个位置转移到另一个位置时，并没有对水果进行真正的操作。在设备2的这个实施方式中，整个设备2装有水果4。将一些指令预先编程设置在控制器70中，使水果4的下方产生一种转动“差”。此处的转动“差”指的是相邻工作滚筒10之间不同的转速，即速度差。采用这种工作方式，贯穿整个设备2的转动“差”开始的时候比较小，随后逐渐增加。分组驱动滚筒10，以便限制最大及最小的滚筒速度。优选地，控制非工作区(即滚筒10相邻组之间的空间)的位置，使其运行到水果4的床位下方，从而使得能够对所有的水果4进行均匀地操作。
图13是利用上述转动“差”的一个实施例。图中显示，十九个滚筒10沿着各个滚筒10上的箭头所示的方向旋转。十九个滚筒10按8个一组进行分组。必须指出的是，可以说可以采用无数种的速度差序列组合，此处提到的仅仅是一个例子而已。图中，各个滚筒10的转速用其下方的数字表示(转数/分)。采用这一排列，从水果4中获取高比率的油，大约需要45秒。若采用普通排列，大概需要75-90秒，在普通排列中，水果4从设备2的一端出发，行经整个设备2，到达其另一端。图中，非工作区80位于滚筒10的相邻组之间。在这个实施例中，九套指令分别用五秒的时间对水果4进行加工。在前三套指令中，滚筒10组成的滚筒组中的速度差相对较小，大约为10％左右。其随后的三套指令中，速度差稍高，约为12％左右。在最后的三套指令中，速度差约为15％左右。
采用这种方法榨取水果油，对水果4进行加工时，水果4在滚筒10之间保持静止。只有从设备2中卸载水果4时，水果4才需行经整个滚筒10。这种速度差序列尤其适用于从新鲜水果4中榨取水果油。例如，我们知道，对于新鲜水果4，滚筒10的速度差必须比较小才能避免损坏水果4。但随着对水果4进行加工，速度差可以逐渐提高，不会因此损坏水果4。
权利要求
1.一种用于从水果中榨油的设备，其包括一个框架、多个支撑在所述框架上并可转动的滚筒、连接到每个所述滚筒的马达以及连接所述马达的控制器。
2.如权利要求1所述的设备，其进一步包括多个滚筒转轴，每个滚筒各自支撑在一个滚筒转轴上，其特征在于，每个所述的转轴包括一个位于转轴一端的转轴链轮。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，每个所述的马达包括一个安装在马达驱动轴上的马达链轮。
4.如权利要求3所述的设备，其进一步包括驱动链，该驱动链将所述每个机械连接的马达及转轴的马达链轮与转轴链轮进行机械连接。
5.如权利要求1所述的设备，其特征在于，每个所述的马达是直流伺服马达。
6.如权利要求1所述的设备，其特征在于，每个所述的马达是交流伺服马达。
7.如权利要求1所述的设备，其进一步包括测量每个所述滚筒转速的传感器。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，每个相邻滚筒机械连接到所述框架对面侧的马达上。
9.一种从柑橘类整果的外皮中榨油的设备，其包括一个框架；多个平行且水平设置的滚筒，所述滚筒包括用于刺破整果外表面的齿状突出，每个所述滚筒支撑在可转动地安装在所述框架上的转轴上，每个所述转轴进一步包括至少一个安装在所述转轴一端的链轮；多个固定在所述框架上的马达，每个所述马达包括一个驱动轴，该驱动轴上安装有链轮；多条驱动链，每条驱动链将一个所述马达上的链轮机械连接到一个所述转轴上相应的链轮，其中，每个所述滚筒独立地被一个单独的马达所驱动；以及一个通过控制每个相应马达的转速而控制每个所述滚筒的转速的控制器。
10.如权利要求9所述的设备，其特征在于，每个所述马达是直流伺服马达。
11.如权利要求9所述的设备，其特征在于，每个所述马达是交流伺服马达。
12.如权利要求9所述的设备，其进一步包括测量每个所述滚筒转速的传感器。
13.如权利要求9所述的设备，其特征在于，每个相邻滚筒机械连接到所述框架对面侧的马达上。
14.一种从柑橘类整果的外皮中榨油的方法，其包括如下步骤将整果装到多个可转动的水平滚筒上，所述滚筒包括用于刺破整果外表面的齿状突出；转动每个所述滚筒，穿刺所述水果，释放其所储存的油；以及根据预先编程的指令，单独地控制每个所述滚筒的转速。
15.如权利要求14所述的方法，其进一步包括如下步骤根据一个或多个参量，在多套预先编程的指令之间进行转换。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述一个或多个参量是从水果种类、水果状态、水果量以及水果油榨取率中选择出来的。
17.一种从水果中榨油的方法，其包括如下步骤将整果装到多个可转动的水平滚筒上，所述滚筒包括用于刺破整果外表面的齿状突出；转动每个所述滚筒，穿刺所述水果并释放其所储存的油；以及根据预先编程的指令，单独地控制每个所述滚筒的转速。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述控制滚筒转速的步骤包括逐渐增加至少一组滚筒中的转速差的步骤。
19.如权利要求17所述的方法，其特征在于，在对装在所述多个滚筒上的水果进行加工时，使所述水果保持固定。
20.一种水果加工机器，其包括多个驱动马达；多个滚筒，其中，一个滚筒连接到一个驱动马达上；以及能够单独控制每个所述马达转速的控制装置。
全文摘要
本发明公开了一种从柑橘类整果的外皮中榨油的设备，其包括一个框架(6)以及多个水平设置且平行的滚筒(10)，滚筒(10)包括用于刺破整果外表面的齿状突出。多个滚筒中的各个滚筒由安装在框架上的转轴(10)支撑。多个马达(24)固定在框架上，其每一个都与相应滚筒的转轴连接，而且，每个马达单独地转动转轴及滚筒。该设备还包括一个能够单独控制各滚筒转速的控制器。
文档编号A23N1/00GK1665653SQ03816227
公开日2005年9月7日 申请日期2003年7月3日 优先权日2002年7月10日
发明者罗纳尔德·C·布什曼, 斯格特·R·亚利山大, 大卫·J·汉考克 申请人:布朗国际公司