专利名称：压片机间隙调节和液压操作的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种改进的设备以形成均匀的连续的薄片产品。更具体地，本发明涉及液压启动机的使用，以将可移动辊相对于一个相对辊严格地固定就位。本发明还涉及热膨胀部件的使用，以对该相对辊的位置进行准确调节，从而实现对该压片机间隙的精确调节。
2.相关技术的描述在传统的面团压片机中，相对的两个辊由小间隙或辊隙分隔。面团或其它产品材料被送入从该相对的两个辊上方的辊隙，并穿过该相对的两个辊形成片。在一种构造中，一个辊通常被固定在框架上，而另一个相对辊可调节，从而产品的厚度可以被选择。
一种控制辊位置的调节机械装置包括若干形式的由手动曲柄或电动发动机驱动的螺旋千斤顶。可供选择地，该调节机械装置可以包括其它已知的杠杆机械装置以实现压片机辊隙尺寸的大规模和小规模变化。锥形部件可以被使用以固定一个辊相对于另一个辊的位置。另一种调节辊隙尺寸而通常被使用的机械装置包括安装在铰接框架上的可移动辊。
上述这些机械装置和其相似设计的缺点是有时该框架，调节机械装置，辊，和轴承的组合偏差超出了用于高负载和薄产品所需的间隙设置。例如，在马铃薯片生产中，通常压片机辊在操作中可产生大约0.030英寸(0.762mm)的偏差，这就阻碍了精确压片厚度的控制。
通常需要特别注意以确保当在压片机辊隙中没有产品时，该相对的两个辊不会相互碰撞。面团送入的突然停止可能导致该辊，框架，和调节机械装置中的弹性应变力减少，导致该辊与另一个辊相接触，并且因此辊被损坏。由于温度变化，具有相对大直径的棍同样会导致损坏；机械装置部件的过多的热膨胀会引起辊损坏。例如，如果该辊的温度是被控制在环境条件以下的温度，散热剂的减少使两个辊自然地趋于室内温度，并且对于大直径的辊，该辊中的最终直径变化会超过两个辊之间的间隙。
对于可能发生的大机械装置偏差的一个措施是将该辊夹紧在一起，并在装配时设定该辊之间的间隙。在这种情况下，在负载下的机械应力量可通过例如前述调节机械装置的机械元件的除去而减少。这种方法的一个缺点是，间隙变化仅仅通过改变该机械中的垫片实现，该过程需要该机械不在生产线上一段时间。对于大直径的辊，尤其是那些受温度控制的辊，这种方法不能防止由于辊的热膨胀超过了该辊之间的可用的间隙而导致的辊的接触。因此，损坏可以同样由大的温度变化和压片机械的热膨胀产生。
因此，需要存在一种提供安全的并能对面团压片机进行有效操作的系统和方法，该面团压片机具有一种用于快速增加该压片机间隙以防止辊损坏的机械装置。另外，需要存在一种改进压片机间隙调节精确度的系统和方法，尤其是当压片机辊在生产过程中处于负载下时改进压片机间隙调节的精确度。这种系统可以提供这些特征并且能够在高速，高生产力下生产。此外，该最终系统可以机械地操作以减少在操作负载下的偏差。这种系统可以提供改进的精确度以生产薄的均匀的产品片。
发明概述本发明公开了一种改进的面团压片系统和方法，其允许压片机间隙或辊隙尺寸的改进选择，并且其提供快速释放机械装置以防止压片机辊的损坏。特别地，本发明包括安装在一个辊上的液压启动机，其使该辊相对于一个相对辊保持在固定位置。该液压启动机以闭合力啮合，从而确保该辊保持间隙的固定尺寸，该闭合力大于由被压片材料对该辊所施加的力。热膨胀部件被安装在该相对辊的框架上，以提供用于该压片机间隙尺寸的精确调节的装置。本发明的其它特征和益处将通过以下详细描述变得非常明显。
附图概述本发明的性能所确定的新颖性特征在所附的权利要求书中阐述。而且，结合附图并参考下面的说明性实施例的详细描述，更易理解本发明本身和优选使用方式的进一步的目的和优势，其中
图1是显示本发明的一个实施例的剖面侧视图，图中显示该固定的辊部分和可移动的辊部分；图2是显示根据本发明的热膨胀部件的剖视图，图中显示内部液体通道；图3是显示本发明的一个实施例的立体图，图中显示外壳和转动中的压片辊装置；和图4是显示后面的固定辊和前面的液压夹紧辊的俯视剖视图。
在全部附图中，相同的部件出现在几个图中，其中使用了相同的标号。
参考标号102安装部件104热膨胀部件106轴承座108产品材料110送入传送带112相对的固定辊114可调节辊116被压片产品118输出传送带120连接部件122机械挡板124液压部件126液压启动机128垫片130固定挡板132压片机间隙134内部液体通道136可移动部分138固定部分140外部框架302固定辊的左侧304固定辊的右侧详细描述尽管本发明针对优选的实施例进行了描述，其它实施例也是可能的。在此公开的原理可应用于其它生产压片产品的系统。
本发明的主要目的是提供一种设备和方法，其可以被用于快速调节以产生所需要的均匀厚度的压片产品。该压片机间隙，和由此产生的这种产品的厚度可以通过两个机械装置的结合而被精确地控制。第一机械装置是液压启动机，其保持可调节辊相对于一个相对的固定辊以较小的固有机械偏差固定就位。第二机械装置是一个或多个热膨胀部件。相对的固定辊被安装到这种热膨胀部件上，从而该相对的固定辊的位置可以通过这种部件在温度上的变化被精确地调节。
在大约每线性英寸2500磅(每线性仪表44650千克)的负载下，沿压片机辊的宽度测量，具有操作辊隙尺寸在0.009至0.012英寸(0.23至0.24mm)之间的压片设备生产大约0.026英寸(0.65mm)厚度的最终产品。通常，在这种负载下，该辊的偏差在大约0.030英寸(0.760mm)。在本发明的一个实施例中，在这种负载下，该偏差从0.030英寸(0.760mm)减少到大约0.010英寸(0.254mm)。根据本实施例，该设备是刚性的，从而该偏差量被减少。该设备刚性越大，则随后的偏差越低，在压片机辊隙尺寸和由此产生的被压片产品在厚度上面团流变性的影响变化越小。在面团压片设备中，机械偏差的最大来源是在包括该压片机辊隙的调节机械装置的部件之间的相互作用。由于在例如框架，辊外壳，滚柱轴承，和辊的部件之间的机械连接的设置，使某些偏差是固有的。然而，减少的偏差与典型的操作下的压片机辊隙尺寸是在相同的数量级上。
参考图1，相对的固定辊112通过其轴承座106安装到一个或多个热膨胀部件104上，该热膨胀部件104依次被连接到安装部件102上，该安装部件102被安装到外部框架140上。该热膨胀部件可以在没有中间安装部件或其它类似的连接部件时被有选择地被安装到机械框架上。该相对的固定辊112是固定部分138的一个部分，其中极小的物理偏差在操作条件下都被尽可能最小化。
可调节辊114通过其轴承座106被安装到连接部件120上。该连接部件120被安装到机械挡板122和液压部件124上。每个液压部件124通过液压启动机126啮合。这种液压启动机126对液压部件124施加闭合力，以使该闭合力足够大以使该全部可移动部分136通过已安装的机械挡板122对固定挡板130的挤压而固定在啮合位置。闭合力通常的范围是由通过产品材料108被压片时对辊产生的反作用力的1.5至2倍。
垫片128可以被插入在该机械挡板122和该固定挡板130之间，以实现对该压片机间隙132的粗调。垫片128可以被安装在其它物理位置，其最终决定该啮合位置和该压片机间隙132的尺寸。在一个优选实施例中，该垫片128可被容易地安装并可以在相对短时间内被容易地改变，从而可以方便地实现该压片机间隙132尺寸的快速调节。在另一个实施例中，机械挡板122可以被调节并相对于相对的固定辊112被锁定在不同位置。
产品材料108通过送入传送带110被送入到该辊112，114的顶部。该产品材料108对每个辊施加一个阻力。这个阻力小于由液压启动机126所施加的力。从而，该可移动部分136的位置保持固定。该被压片产品116通过输出传送带118离开该辊。
在一个实施例的操作中，在启动时，当产品材料108被最初送入该设备时，该压片机间隙132在尺寸上是0.40至0.50英寸(10.2至13mm)之间。这种大间隙通过启动一个或多个液压启动机126到一个打开位置而实现。这个操作位置保护该辊不会由于缺少面团送入或该辊的热膨胀而被碰撞。随后，该液压启动机126被启动到闭合位置，从而该压片机间隙132被减少到大约0.010英寸(0.254mm)的优选操作尺寸。在操作的最后，在产品材料108的流动停止前，该压片机间隙132通过再次启动该液压启动机126被重新调节到具有相对大值的打开位置。以这种方式，可以减少该压片机辊112，114不注意接触和其之间相互损坏的危险。
在操作期间，该压片机间隙132尺寸的精确调节可以通过冷却或加热该热膨胀部件104而实现。在一个优选实施例中，该部件104由不锈钢制作，用于提供快速并有效的膨胀或收缩。然而，其它金属，金属合金，或其它材料也可以被使用以获得所需要的热膨胀以实现所需要的移动范围。
在一个实施例中，操作中的压片机间隙132是大约0.010英寸(0.254mm)，相对的固定辊112通过冷却或加热至少一个安装的热膨胀部件104可以在至少0.004英寸(0.10mm)的范围之上被移动。在另一个实施例中，热膨胀的范围是0.007英寸(0.178mm)。压片机间隙的其它操作尺寸也是可能的，并且热膨胀的其它范围也是可能的。
增加热膨胀部件104的温度产生相同的膨胀，导致该压片机间隙的减少。类似地，冷却产生该热膨胀部件104的收缩，导致该压片机间隙132的增加。该热膨胀部件材料的物理膨胀是温度的作用，并且这种膨胀与温度变化线性成比例。当热膨胀部件104膨胀或收缩时，相对的固定辊112的位置相对于另一个可调节辊114变化。
参考图1和图2，在一个实施例中，即使相对的固定辊112被安装在压片设备的固定部分138，但该相对的固定辊112的位置相对于可调节辊114也可以通过改变至少一个热膨胀部件104的温度而操控。即使当该可调节辊114通过液压力被固定就位时，该压片机间隙132也可以被调节。在一个实施例中，热膨胀部件104包括至少一个内部液体通道134，其通过流经该内部液体通道134的不同温度的液体来促进所述热膨胀部件104均匀冷却和/或加热。液体可以由一种或多种工业上已知的使用于热交换目的的化合物组成，包括但不被限制于，水，油，乙二醇，和乙醇。该液体也可以是气体。热膨胀部件104的加热或冷却可以通过其它方式实现，这些方式包括电加热、接触冷却元件或在该部件外部通入液体。热膨胀部件104同样可由各种元件或机械件组成，该各种元件或机械件同时膨胀或收缩以实现膨胀或收缩作用。其它相似的实施例也是可能的。
参考图3和图4，一个或多个热膨胀部件104的温度调节可以单独地由固定辊112的左侧302和右侧304实现。这种单独调节允许相应的压片机间隙132的精确调节并产生被压片产品116。在一个实施例中，这种单独调节确保沿着压片机间隙132的宽度产生均匀厚度的被压片产品116。这种单独调节补偿在左侧和右侧的不同偏差量。在另一个实施例中，需要沿着压片机间隙132的宽度产生不均匀厚度的被压片产品116，左侧和右侧上厚度不同。
参考图1，该液压启动机126被快速启动，从而释放作用于固定挡板130将可调节辊114挤压就位的力，以对一个或多个加工条件的变化作出响应。根据本发明，如果在该辊112，114之间有产品材料108的突然的损失，该快速释放机械装置防止该可调节辊114与该相对的固定辊112强有力地接触。该释放机械装置同样应用于在操作中一个或多个热膨胀部件104的热控制损失，辊冷却损失，或与该加工设备的接触损失中。
一个实施例在该热膨胀部件104的内部液体通道134中使用水以控制热膨胀部件的温度。该压片机间隙132通过控制该热膨胀部件104的热膨胀量被调节到尺寸范围之上。热膨胀量通过利用在环境水供应温度(在夏天大约75)和180之间的水温来控制，该范围明显小于水的沸点以使其不产生水蒸气。在一个实施例中，热膨胀部件104的冷却通过环境空气冷却而实现。在另一个实施例中，冷却通过独立冷却设备以冷却水冷却到大约35，从而增加了该压片机间隙调节范围，并允许从一个温度设定点到另一个温度设定点的更快速变化。在又一个实施例中，可选择的传热液体，例如油，乙二醇，或其它的传热液体可以与外部加热和冷却系统结合使用以提供比水的冰点和沸点之间范围更大的温度范围。
本实施例的一个方面是，该液压启动的辊位置可以利用垫片被容易地调节，其减少了对热膨胀部件大调节范围的需要，并且从而允许使用简单并低花费的辅助加热设备。一种垫片设置提供适合于一种产品的压片机间隙范围。可变化的垫片尺寸可以随后被使用于不同厚度的可变化产品中。
返回图3，其是如图4所示设备的立体图，旋转该压片辊的装置—通常齿轮被安装到轮轴端—被设置并安装在其轴承座106，连接部件120的外面。例如，用于该相对的固定辊112和该可调节辊114的该支撑/驱动轮轴穿过该轴承座106，连接部件120并通过齿轮，轮，或轮缘被固定在该轴承座106，连接部件120的外侧。如图3所示的实施例，该辊112，114和轴承座106，连接部件120在外部框架内可移动。但是，如果需要，该轴承座106，连接部件120可以可选择地被设计成具有充足的空间，通过该空间该可调节辊114的轮轴可以在该液压启动机啮合和脱离时移动。
虽然通过参考优选实施例在此明确示出了本发明并对本发明进行了描述，但本领域熟练的技术人员会理解本发明的形式和细节可以进行不同的变化而并不背离本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种压片设备，包括a)一个固定的压片辊；b)一个可调节的压片辊，其位于基本平行并接近于所述固定的压片辊的位置，以产生压片间隙；c)一个机械挡板，其设置在一个所述可调节的压片辊相对于所述固定的压片辊的啮合位置；和d)一个液压启动机，其提供一个足够大的闭合力，以在所述压片设备的操作期间，将所述可调节的压片辊相对于步骤c)中的所述机械档板固定就位。
2.如权利要求1所述的设备，其特征在于，步骤a)中的所述固定的压片辊被安装到至少一个热膨胀部件上。
3.如权利要求2所述的设备，其特征在于，还包括一种用于所述热膨胀部件中的液体。
4.如权利要求2所述的设备，其特征在于，所述热膨胀部件通过相对于步骤b)中的所述可调节的压片辊移动步骤a)中的所述固定的压片辊，提供一个连续的并可控制的所述辊隙尺寸的变化，该变化至少在0.002英寸(0.051mm)的范围以上。
5.如权利要求1所述的设备，还包括一个液压释放元件，其能够快速撤走来自步骤d)中的所述液压启动机的所述闭合力，以防止步骤a)中的所述固定的压片辊和步骤b)中的所述可调节压片辊的相互接触。
6.如权利要求1所述的设备，还包括至少一个安装在步骤b)中的所述可调节压片辊的左侧的步骤d)中的液压启动机，和至少一个安装在步骤b)中的所述可调节压片机辊的右侧的步骤d)中的液压启动机。
7.如权利要求1所述的设备，其特征在于，步骤d)中的所述液压启动机被安装在步骤b)中的所述可调节压片机辊的轴承座上。
8.如权利要求1所述的设备，其特征在于，步骤c)中的所述机械挡板可以相对于步骤a)中的所述固定的压片辊被固定在一个以上的位置处。
9.一种用于产品压片的方法，包括以下步骤a)提供一个固定的压片辊；b)提供一个可释放的压片辊，所述可释放的压片辊位于基本平行并接近于所述固定的压片辊的位置；c)提供一个机械挡板，所述机械挡板设置在一个所述可调节的压片辊相对于所述固定的压片辊的啮合位置；和d)提供给所述可调节的压片辊一个足够大的闭合力，以在所述产品的压片期间，将步骤b)的所述可调节的压片辊相对于步骤c)的所述机械档板固定就位。
10.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤a)的所述固定的压片辊被安装到至少一个热膨胀部件上。
11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，所述热膨胀部件通过相对于步骤b)的所述可调节的压片辊移动步骤a)的所述固定的压片机辊，提供一个连续的并可控制的所述辊隙尺寸的变化，该变化至少在0.002英寸(0.051mm)的范围以上。
12.如权利要求9所述的方法，还包括一个液压释放元件，其在步骤a)的所述固定的压片辊和步骤b)的所述可调节的压片辊相互接触以前，能够撤走由步骤d)的所述液压启动机所保持的所述闭合力。
13.如权利要求12所述的方法，其特征在于，所述液压释放元件撤走所述闭合力以响应至少一个加工条件的变化。
14.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤d)的所述闭合力由液压启动机提供。
15.如权利要求14所述的方法，还包括至少一个安装在所述可调节的压片机辊的左侧的液压启动机，和至少一个安装在所述可调节的压片机辊的右侧的液压启动机。
16.如权利要求14所述的方法，其特征在于，所述液压启动机被安装在所述可调节的压片机辊的轴承座上。
17.如权利要求9所述的方法，其特征在于，步骤c)的所述机械挡板可以相对于步骤a)的所述固定的压片辊被固定在一个以上的位置处。
全文摘要
本发明涉及一种改进的面团压片系统和方法，该系统和方法可以用于压片机间隙尺寸的改进选择，并可以提供快速释放机械装置以防止压片机辊的损坏。安装在可移动辊上的液压启动机，使该辊相对于一个相对辊保持在固定位置。该液压启动机以闭合力啮合，从而确保该辊保持间隙的固定宽度，该闭合力大于由被压片材料对该辊所施加的力。热膨胀部件被安装在该相对辊的框架或外壳上，以提供用于在压片机间隙中的精确调节的装置。
文档编号A21C3/00GK101039581SQ200580034982
公开日2007年9月19日 申请日期2005年8月1日 优先权日2004年8月16日
发明者劳伦斯·艾伦·格雷厄姆, 安德鲁·塞西尔·哈维, 普纳图·库瑞安·约瑟夫, 爱德华·利昂·奥莱特 申请人:福瑞托-雷北美有限公司