专利名称：脱水系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及用于从流动的液体流中除去物品的系统。具体地说，本发明涉及一种用于使液体(例如水)与被夹带在流动液体流中的马铃薯、其它块根作物、蔬菜、或其它固体物品分离的改进的脱水系统。
背景技术：
通过加工设备在液体流中输送固体物品然后在进行下游加工程序之前使这些物品与液体分离的技术在本领域是公知的。例如马铃薯或其它块根作物可以通过加工设备被夹带在液体流(例如水或盐水)中进行输送。但是在一些地方处例如在对马铃薯或其它块根作物进行切片或剥皮之前，必须使这些作物与液体分离(即脱水)。一般来说在马铃薯加工业中，通过使来自运送该水流的水槽的水流(或其它输送液)和所夹带的马铃薯由栅栏上面通过以使水而不是马铃薯能够穿过该栅栏，从而已经使马铃薯脱水。这种栅栏通常以相对陡峭的倾斜度(例如35-45度)倾斜，并且横移显著的落差(例如36英寸左右)以确保马铃薯在脱水之后能继续向前运动。而且，液体流的体积(通常在500-1500加仑/分钟的数量级上)要求栅栏要相当宽(例如大约3英尺或更宽)以与该体积相适应。同样，栅栏的显著落差将产生出大量的流体动力，并且下落的水将主要冲击在栅栏下面的表面上，从而导致水显著地溅射并且打伤或损坏马铃薯。另外，为了确保充分脱水，考虑到在脱水过程中所产生出的溅射量，对于普通的栅栏而言必须相当长(例如36-48英寸)。这种大型脱水系统占地面积大，并且该系统的大宽度经常需要一种下游会聚输送装置以把马铃薯带入更窄的水流中，从而将马铃薯输送给下面的加工装置例如切片机或去皮机。
因此需要一种脱水系统，该系统能在相对较小外套中有效地从液体流中将固体物品移走并且使物品不受到硬的撞击和其它机械损伤。
发明概述本发明克服了现有的物品脱水设备和方法的缺点。
根据本发明的一些方面，采用一种用来使液体基本上与流动的液体流和夹带在其中的固体物品分离出来的脱水设备来克服现有技术的脱水系统中的缺点。该脱水设备包括具有开口的第一栅栏，其中大部分流动的液体流可以通过所述开口，但是夹带在该液体中的至少大部分固体物品不能通过所述开口。第一栅栏使大部分液体与大部分固体物品分开，并且使被分离的固体物品朝着第一栅栏的排出端输送。该设备还包括设置在第一栅栏下面的缓冲板，用来俘获并重新引导穿过第一栅栏开口的大部分液体流。该缓冲板具有靠近第一栅栏的引导部分。该第一栅栏和所述引导部分如此取向，即可使液流的顶面以与缓冲板的引导部分基本上相切的取向穿过第一栅栏。
根据本发明原理所构成的设备可以做得比普通脱水设备小得多，因此成本更低。而且，该设备对与液体流分开的固体物品伤害更少，并且在涉及马铃薯加工的的应用中，可以用来将被脱水的马铃薯直接输送进下游加工装置例如去皮机和切片机中。
在阅读下面的说明书和附属发明保护范围的情况下并参照附图将更加明白本发明的其它目的、部件和特征，其中例如包括操作方法以及结构元件的功能和相互关系在内，所有这些都形成该公开文本的一部分，其中在不同的附图中用相同的标号表示相应的部件。
附图的简要说明
图1为根据本发明的脱水系统的透视图；图2为根据本发明的脱水系统的优选实施方案的侧视图；
图3为脱水系统的侧视图，显示出与从水槽中流出的液体流分开的物品(例如马铃薯)；图4为构成用于相对较慢的液流的脱水系统的侧视图；图5为构成用于相对较快的液流的脱水系统的侧视图。
优选实施方案的详细说明根据本发明的脱水系统在图1-3中大体上由标号10表示。如图1所示，在所述的实施方案中，脱水系统10位于水槽12(或管道)前面，液流和夹带在其中固体物品可以流动穿过所述水槽。水槽12在图1中被描述成大体上水平地取向并且具有矩形断面。但是，该水槽可以相对于水平方向成任意角度，只要液流的压力足以使液流与夹带在其中的固体物品一起输送流过该水槽并到达其排出端13。还有，水槽12的断面形状可以是使物品能够在水槽中流动的任意形状。例如，脱水系统10可以设置在设备的前面，该设备利用流体动力从所收获的马铃薯(或其它地面作物)中除去碎片并且根据尺寸和/或重量将马铃薯分类，例如在美国专利申请第08/904834号中所披露的设备，该文献的内容在这里被引用作为参考。
脱水系统10在其最基本的形式中包括具有接收端15和排出端17的第一栅栏14。第一栅栏14被设置成使其接收端15相对于水槽12的排出端13定位，以便接收从水槽12中流出并通过第一栅栏14的液流和所夹带的固体物品。
在优选的实施方案中，第一栅栏14包括多个沿着流向取向且纵向延伸的杆18。作为一种示例性而非限定性的实施例，第一栅栏14可以由定位在1英寸中心处且长度为16-18英寸的多根直径为1/2英寸的杆形成。栅栏的横向宽度可以约为12英寸。在试验上已经确定，具有上述尺寸的第一栅栏可以与在马铃薯的商业加工操作中所遇到的流速相适应。侧壁25设置在第一栅栏14的两侧上(并且也设在水槽12的两侧上)。为了便于说清楚，在图1-3中只显示出一个侧壁25，并且在图4和5中将侧壁25统统都省略掉了。
纵向杆18优选为圆柱形(即具有圆形断面)，但是必要时可以具有其它断面形状。例如也可以采用包括多根具有三角形断面的纵向杆的楔形线。还可以采用具有矩形或其它多边形断面的杆。同时，在优选实施方案中，第一栅栏14包括多根纵向延伸的杆，可以采用其开口尺寸使得液体能够穿过但是所要与液体分开的固体物品却不能穿过的任意结构。例如，在某些应用中，可以采用网格材料。但是网格或任何具有横向结构元件的结构对于马铃薯加工来说不是优选的，因为这种横向元件会妨碍液体和马铃薯的纵向流动，从而产生使该系统会变得堵塞的危险。
在优选的实施方案中，第一栅栏14在其接收端处由前面枢铰16支撑，该枢铰允许第一栅栏14的取向可以变化。下面将详细地对由可变取向能力所提供的用途和功能进行详细说明。可以理解的是，当具有夹带的固体物品例如马铃薯P的液流从水槽12流到第一栅栏14上时，大部分液体(优选为90％或更多)将通过栅栏14下落。但是，不能穿过栅栏14的固体物品P将在液流动力的作用下朝着第一栅栏14的排出端17输送。因此，移动经过第一栅栏14的排出端17的固定物品P将基本上被脱水。
重新定向缓冲板30主要位于第一栅栏14下面。重新定向缓冲板30包括在侧壁25之间延伸的面板，该面板沿着横向方向基本上是平坦的。缓冲板30包括安装在位于其排出端17附近的第一栅栏14的底部上的引导部分。该引导部分32可以与第一栅栏14刚性地连接，或者它可以通过铰链与第一栅栏14连接，从而使引导部分32和第一栅栏14之间的角度可变。缓冲板30还优选包括弯曲部分34和从弯曲部分34的端部连续延伸的笔直部分36。
如图2所示，在优选的实施方案中，缓冲板30的尾端33由间隔元件42轻轻地支撑在引导表面40上方。间隔元件42刚性地连接在缓冲板30但是能够相对引导表面40平移(例如滑动)。在优选的实施方案中，如图2所示，也在侧壁25之间延伸并且沿着横向方向基本上是平坦的引导表面40包括在点A和B之间延伸的弯曲部分。在点A和B之间的弯曲部分优选相对于第一栅栏14的前面枢铰16以固定的半径R设置。
由于第一栅栏14的取向是通过使它绕着前面枢铰16转动来调节的，所以允许缓冲板30的位置和取向根据第一栅栏14的新取向来改变。在第一栅栏14重新取向的过程中间隔元件42可沿着引导表面40平移，这样引导表面40就维持住缓冲板30的正确取向。
如图2所示，调节棒50可以与排出端17连接以利于第一栅栏14的取向调节。
在优选的布置中，第二栅栏22从第一栅栏14的排出端17延伸出。第二栅栏22也优选由多根平行且纵向延伸的杆24形成。在优选的布置中，第一栅栏14和第二栅栏22通过尾端枢铰20相互连接以使第一栅栏14和第二栅栏22的相对取向可变。
在第一栅栏14下面的并由缓冲板20所限制的区域限定了第一腔室44，在第二栅栏22下面的并由引导表面40和缓冲板30所限定的区域限定了第二腔室46。在缓冲板30中可以形成有开口28，该开口在第一腔室44和第二腔室46之间延伸。或者，如图2所示，在第一腔室44和第二腔室46之间连通的开口可以设置在相邻间隔元件42之间的48处。
在图3中显示出脱水系统10的优选实施方案的操作。夹带着固体物品P的液体的进入流S1朝着其排出端13流过水槽12。经过水槽12的排出端13并流到第一栅栏14的接收端15，该液流转变成落下流S2，其中在该液流中的大部分(优选为90％或更多)液体穿过第一栅栏14落下，从而使固体物品P与大部分液体分开。优选的是，第一栅栏14的取向和缓冲板30的取向如此设定，液流60的前沿面在缓冲板30的引导部分32的上游但在其附近穿过第一栅栏14。下落流S2将具有在此被限定为横向线的前缘60，在该前缘处下落流S2的表面穿过第一栅栏14。前缘60最好出现在第一栅栏的排出端17的上游，从而在该流体内的大部分液体穿过第一栅栏14，并且经过第一栅栏排出端17的固体物品基本上被脱水。前缘60还最好出现在缓冲板30的引导部分32附近，从而下落流S2的表面以基本上相切的方式接触缓冲板30的引导部分32，以便为流体提供平缓的重新定向。如果下落流S2的表面以0-25°的浅角度接触引导部分32的话则可以实现液体平缓的重新定向。如果前缘60出现在离缓冲板30的引导部分32基本为上游的位置处的话，则下落流S2的表面将以相对于缓冲板30更横向的取向冲击在缓冲板30上，从而使得流体的流动局部地停止并且产生出显著的溅射。
由于下落流S2最好以基本上相切的方式接触缓冲板30，所以当流体经过缓冲板40的弯曲部分34时该流体转变成重新定向的流体S3，从而使流体的流动方向重新定向。之后该重新定向的流体S3在经过缓冲板30的笔直部分36时转变成返回流S4。之后该返回流S4可以朝着用于进一步利用和/或处理该流体的下水道或泵或存储容器流动。在所示的实施方案中，返回流S4基本上与进入流S1平行并与之反向。但是也并非是必需的。也就是说，返回流S4可以沿着倾斜的或下倾的取向流动，和/或它可以相对于进入流S1横向地流动。
在大部分液流经过第一栅栏14之后，与液流分开的固体物品P在动力的作用下被带到第一栅栏的排出端17。之后，固体物品P移动到第二栅栏22上。第二栅栏22优选以如此的角度取向，即可使固体物品P将在它们自身动能的作用下通过重力的帮助沿着第二栅栏22移动。第二栅栏22可以以与第一栅栏14相同的角度倾斜，或者可以大于或小于该角度。或者，如果将第二栅栏22从脱水系统10省掉的话，则与流体分开的固体物品P可以经过第一栅栏14的排出端17到达随后的输送或加工机构上。
在流到第二栅栏22上之后，携带在固体物品P上或与之一起移动的任何残留液体可以通过第二栅栏22掉进第二腔室46中，大致如由图3中所示的液滴D所示。在这点上，通过在第一腔室44和第二腔室46之间设置吸入口48(或28)可以有助于该第二脱水步骤的进行。当液体流过缓冲板30并经过吸入口48(或28)时，液体在开口上的快速流动产生出一种文丘里吸入作用，因此在第二腔室46中产生出低压区域。在第二腔室46中的低压将通过第二栅栏22吸入液体，从而与在主要只是通过重力在第二栅栏22处除去液体的情况相比从固体物品P中除去了更多额外的液体。吸入口48(或28)必须被如此定尺寸和取向，即可使得液体能够流过但不能穿过开口。
在经过第二栅栏22之后，固体物品P可以流到下面的大致如在图2和3中的标号25所示的输送装置和/或加工机构中。
图4和5显示出第一栅栏14的取向可以被调节以便与进入流S1的不同相对流速适应的方式。图4显示出流动相对较慢的进入流S1。由于流速较慢并且流体S1伴随的动量相对较低，所以在经过水槽12的排出端13之后该流体容易基本上笔直地落下。第一栅栏14可以以相对陡峭的倾斜度倾斜，从而落下流S2的前缘60位于离缓冲板30的引导部分32相对较近的地方。缓冲板30的引导部分32也重新取向，从而落下流S2的表面将以基本上相切的方式接触在缓冲板30上以产生出平缓的重新定向流S3和返回流S4。
图5显示出脱水系统10的布置，由此第一栅栏14取向成以便与进入流S1的相对迅速的流速相适应。如果第一栅栏14不是正向倾斜的话，则迅速流动的进入流S1的动量将使得大部分液流完全流过第一栅栏14。因此，栅栏14倾斜成能够“抓住”进入流S1。还有，第一栅栏14和缓冲板30的引导部分32的取向优选是这样的下落流S2的前缘60位于离引导部分32相对较近的地方。缓冲板30的引导部分32也是如此取向，这样下落流S2的表面将以基本上相切的方式接触缓冲板30，从而产生出基本上平缓的重新定向流S3和返回流S4。
如果进入流是已知的且大体上是稳定的话，则第一栅栏可以以固定的取向设置。在这种情况中，第一栅栏不必由铰链支撑或者第一栅栏的取向不必是可调节的。
虽然已经结合了被认为是最实际的且优选的实施方案对本发明进行了说明，但是要理解的是，本发明并不限于所披露的实施方案，相反，本发明试图覆盖被包含在所附发明保护范围的精神和范围内的各种变化和等同的设置。
权利要求
1.一种用于使液体基本上与流动的液体流和夹带在其中的固体物品分离的脱水设备，包括a)具有开口的第一栅栏，其中大部分流动的液体流可以通过所述开口，但是夹带在该液体中的至少大部分固体物品不能通过所述开口，该栅栏用来使大部分液体与大部分固体物品分开，并且使被分离的固体物品朝着第一栅栏的排出端输送；以及b)设置在第一栅栏下面的缓冲板，用来俘获并重新引导穿过第一栅栏开口的大部分液体流，所述缓冲板具有靠近第一栅栏的引导部分，其中该第一栅栏和所述引导部分如此取向，即使得液流的顶面以与缓冲板的引导部分基本上相切的取向穿过第一栅栏。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括支撑所述第一栅栏以使所述第一栅栏的取向可变的铰链。
3.如权利要求1所述的设备，其特征在于，还包括位于所述第一栅栏附近的第二栅栏。
4.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述第二栅栏通过铰链连接在所述第一栅栏上。
5.如权利要求3所述的设备，其特征在于，所述缓冲板具有形成在其中的开口，用来在液体流过开口时产生出文丘里效应以抽吸液体穿过所述第二栅栏。
6.如权利要求3所述的设备，其特征在于，在所述缓冲板下面具有间隙，从而在液体流过该间隙时产生出文丘里效应以抽吸液体穿过所述第二栅栏。
7.如权利要求1所述的设备，其中所述第一栅栏包括多根沿着流动方向延伸、大体上平行且间隔开的细长杆。
8.如权利要求7所述的外壳，其中所述细长杆具有大体上圆形的断面。
9.如权利要求1所述的设备，其中所述第一栅栏相对于水平方向以正角度或负角度设置。
10.如权利要求1所述的设备，其中所述缓冲板还包括从所述引导部分延伸出的弯曲部分，所述弯曲部分在所述第一栅栏上面被弯曲到大体上与流动方向相反的方向。
11.如权利要求10所述的设备，其中所示第一栅栏在其接收端附近由前面枢铰支撑。
12.如权利要求11所述的设备，其中所述缓冲板以这样的方式支撑在引导表面上，即当所述第一栅栏绕着所述前面枢铰转动时与所述引导部分相对的所述缓冲板的端部能够沿着所述引导表面平移。
13.如权利要求12所述的设备，其中所述引导表面包括相对于所述前面枢铰以恒定的半径设置的弯曲部分。
全文摘要
一种用来使液流与在其中流动的物品分离的脱水系统。该脱水系统包括第一栅栏,该栅栏俘获由水槽或其它装置而来的液流。该液流但不是固体物品穿过第一栅栏并且由缓冲板截留,所述缓冲板平缓地使液体重新定向。缓冲板相对于第一栅栏布置,从而流经栅栏的流体表面与缓冲板的引导部分基本上相切。
文档编号B01D29/00GK1376083SQ00812678
公开日2002年10月23日 申请日期2000年8月31日 优先权日1999年9月10日
发明者里克·W·巴杰马 申请人:瑞科特公司