专利名称：一种全果碗式柑橘榨汁机的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种水果榨汁机，尤其适用于柑橘类水果的全果高效榨汁。
背景技术：
天然柑橘果汁风味好、营养丰富、易于消化、食用方便，是最受欢迎的果汁饮料之一。由于柑橘类水果的果皮含有不愉快的苦味成分，而不能象普通水果那样进行整果榨汁， 需要有一个果皮与果囊的分离过程，然后再对果囊进行榨汁。目前，在世界范围内所流行的柑橘类水果的榨汁方法主要有两种一是以美国Brown公司为代表的半果柑橘榨汁法，它是先将柑橘剖切为两半，然后分别对各半果体的果皮与果囊进行分离，最后再对果囊进行榨汁处理(U. S. Pat. 4，421，021 to Holbrook, December 20，1983)。另一是以美国 FMC 公司为代表的全果碗式柑橘榨汁法，该方法主要有两个带径向辐射指爪的半球形上、下榨碗组成，在上、下榨碗底部各附设有一个环形的刀片，在下环形刀片下方与一圆形滤管相连； 当上、下榨碗相对移动时，碗爪以及上、下环形刀片与位于碗腔内的果体接触并逐渐产生一定压力，当压力达到一定数值时，上、下环形刀片分别在果体的上、下方各开出一个圆形切口 ；随着上、下榨碗的进一步相对移动，迫使果体内的果汁、果核和果囊沿着果体下切口进入滤管，而果皮从上环形刀片外圆周与上碗指爪底部圆形孔所形成的空隙中挤出上碗，从而实现果汁、果囊与果皮的分离；再通过对滤管内的果囊压榨，最终获取所需的果汁而排除果皮、果核和果囊等废弃物(U. S. Pat. No. 4, 376, 409 to Belk, March 15，1983)。在上述两种柑橘榨汁方法中，由于后者所榨取的果汁所含有的苦味物质较少，又有较高的榨汁效率，因而被较多的制造商所采用。碗式全果柑橘榨汁机，是通过两个半球状的榨碗相对运动迫使果皮与果汁、果囊和果核的分离；通过去芯棒对由与两榨碗相固联的两环形刀片对果体切下的两片圆形果皮形成的活塞作用，实现对进入滤管内的果汁、果囊和果核的榨滤，最终使果汁从滤管壁上的小孔滤出，而使果囊、果核等果渣由中空的去芯棒底部孔内排出，最终完成对果体的榨汁过程。在柑橘榨汁过程中，上榨碗与下榨碗的运动位置关系，处于榨碗内的上环形刀片与下环形刀片的相对位置关系，以及处于滤管内去芯棒上的去芯刀与下环形刀片的运动位置关系有非常高的要求，这些关系直接影响果汁的出汁率和果汁的品质。由专利ZL200920234988. 2所述，在柑橘水果的榨汁过程中，榨碗和去芯棒的运动是分别通过榨汁机驱动系统中的共轭凸轮和去芯凸轮驱动的。凸轮外轮廓是由分段的轮廓曲线组成，以满足不同柑橘榨汁阶段的运动要求，各分段的凸轮轮廓曲线在连接点处不仅要求矢径相等，还要求一阶导数和二阶导数连续，即要求各分段曲线在连接点处有相同的位移、速度和加速度，以保证整个榨汁系统运行的平稳性。由于各驱动凸轮的重心不可能与主轴回转轴线重合，必然导致在整个主轴系统上存在着较大的重心偏置。随着榨汁机工作速度的提高，这种偏置的主轴重心将产生较大的周期性交变附加载荷，该附加载荷将加速榨汁机机械结构件的疲劳和断裂，严重影响榨汁机工作的平稳性和可靠性。
此外，在柑橘果体榨汁循环过程中，要求在较短的时间区段内使榨碗和去芯棒运动较大的行程，这将致使各驱动凸轮对从动件滚子的驱动压力角加大，除了产生所需的压榨驱动力之外，还对榨汁机机身产生较大侧向力，这对榨汁机驱动系统的导向机构提出了较高的要求。
发明内容
本发明的目的是针对现有柑橘榨汁机的不足，提供一种全果碗式柑橘榨汁机，提高柑橘榨汁机的生产率、出汁率，以及提高果汁的品质。为了达到上述目的，本发明采用的技术方案是包括有榨汁系统、驱动系统和机体，榨汁系统至少包含一个榨汁单元，每个榨汁单元由一对带指爪的半球形上、下榨碗组成，上榨碗底部设置有上环形刀片，下榨碗底部设置有下环形刀片，下环形刀片底部连接有一根圆形滤管，滤管圆周壁上开设有若干均布小孔，滤管管腔内设置有一根中空可移动的去芯棒，去芯棒上端设置有一只环形去芯刀片，下榨碗和下环形刀片固定于机体不动，上榨碗和上环形刀相对于下榨碗以及下环形刀上下运动以实现对果体的压榨作业，去芯棒和去芯刀片相对于下环形刀在滤管内上下运动以实现对滤管内果囊的榨滤作业，上榨碗和上环形刀片相对于下榨碗和下环形刀片以曲线y(t)运动规律对果体作周期性的压榨运动，去芯棒和去芯刀片相对于下环形刀片以曲线x(t)运动规律对滤管内的果囊作周期性的榨滤运动，其中y(t)以上极限点开始向下运动为时间零点，x(t)以下极限点开始向上运动为时间零点；设一个榨汁循环时间周期为T，曲线x(t)比曲线y(t)在时间上延迟(0. 40 0. 46) T ；其中上榨碗运动曲线y(t)的上极限点Smax位于下环形刀口上方200-250mm，曲线 y(t)的下极限点位于下环形刀口下方6-9mm;曲线y(t)由上料趋近段、果体压榨段以及快速返回段组成，其中上料趋近段是为送料机构将果体送至下榨碗内，其端点应满足位移I0 =Omnuy1 = 102-147mm，速度 y' 0 = 0mm/s、y' ！ = 240_320mm/s，力口速度 y 〃 0 = 28_50m/ s2、y"工=Om/s2 ；果体压榨段是使上下榨碗对果体进行平稳压榨，其端点应满足位移％ =102-147mm、Y1 = 200_250mm，速度 y' 0 = 240_320mm/s、y' ！ = Omm/s，力口速度 y" 0 = Om/s2、y"工=-(7-12)m/s2 ；快速返回段是使上榨碗快速返回上极限点同时又要求避免产生较大的加速度，其端点应满足位移yQ = 200-250mm、yi = Omm，速度y' Q = Omm/s,y' ！ =Omm/s，加速度y" 0 = _(7-12)m/s2、y"丄=28_50m/s2 ；上述三曲线段所占时间比例为 (23-30) % (40-50) % (26-30) % ；曲线x(t)的下极限点Qmax位于下环形刀口下方162-170mm，上极限点位于下环形刀口下方8-16mm，去芯刀运动曲线x(t)由上升榨滤段、下降返回段以及底部停留段组成，其上升榨滤段的端点要求为位移& = Omm、X1 = 162-170mm，速度χ' Q = Omm/ s、x' i = Omm/s;加速度x〃 Q = 0m/S2、x〃 i =-O8-50)m/S2 ；下降返回段的端点要求为位移 h = 162-170mm、X1 = Omm，，速度 χ ‘ 0 = Omm/s、χ ‘丄=Omm/s，力口速度 χ 〃 0 =-O8-50)m/s2、χ" ！ = Om/s2 ；底部停留段的端点要求为位移x0 = Omm、X1 = Omm，速度 χ' ο = Omm/s, x' i = Omm/s ；加速度 x〃 Q = Om/s2、x' i = Om/s2 ；各段的时间比例取为 (30-42) % (40-50) % (16-22) % ；为保证榨汁运动平稳运行，要求在曲线y(t)和曲线x(t)中各相邻曲线段在连接点处有相同的位移、速度和加速度，即WiUiJ =yi+1 (ti+1,o).y' ^tia) = y' i+1 (ti+1,Q)、 y i (ti，i) — y i+l (ti+i，o) ；(ti，i) — Xi+1 (ti+1，0)、X i (ti,i) — X i+1 (ti+i，o)、X i (^i, =x〃《(ti+u)，其中i为段号，、^和&分别为第i段曲线的起始和终止时间。所述驱动系统包括主轴、上驱动模块、下驱动模块、去芯驱动模块、电动机、减速器，上驱动模块包括上导柱和可沿上导柱上下滑动的顶板，下驱动模块包括下导柱和可沿下导柱上下滑动的压力台，上、下驱动模块通过拉杆固定连接，主轴上设有共轭凸轮，顶板和压力台上分别设有与共轭凸轮滚动接触的上滚子和下滚子，压力台下端通过压力杆连接上榨碗；去芯驱动模块包括设置在主轴上的去芯凸轮和去芯转接杆，去芯转接杆上端设置有与去芯凸轮配合的摆杆，去芯转接杆下端依次连接去芯拉杆和去芯梁，去芯梁处于榨汁系统中的去芯棒下方并与其相连；上驱动模块、下驱动模块和去芯驱动模块之间驱动关系满足权利要求1所述各榨碗和去芯刀运动曲线函数关系。所述榨汁机机体由上、下机体两部分组成，上机体空腔设置驱动系统，并附设有润滑泵、润滑油池以及相关润滑管路；下机体包括左、中、右三个腔左、右两腔设置有去芯拉杆，中间腔设置有榨汁系统，中间腔的腰部设置有一个个安装下榨碗的榨碗座，榨碗座下方设置有一个积液盒，积液盒内安装有一根根与下环形刀片相连的滤管，积液盒的两端设置有两个排液口 ；贯穿上、下两机体传递运动和压力的压力杆与机体之间设置有密封圈。所述共轭凸轮包括与下滚子接触的共轭主凸轮和与上滚子接触的共轭回凸轮，所述共轭主凸轮和共轭回凸轮对称设置在主轴中部两侧，共轭回凸轮设置在共轭主凸轮内侧。所述共轭回凸轮和共轭主凸轮、去芯凸轮各为一对，沿主轴中部由内而外依次对称设置。固定连接上、下驱动模块的拉杆上设有碟形弹簧，用以自动调节和补偿主、回凸轮轮廓型线误差，不致使上下驱动模块运动时产生卡死现象。本发明通过大量试验，得出了上下榨碗、上下环形刀片以及去芯刀片在榨汁过程中的相互运动位置关系，使果汁的出汁率和果汁的品质得到了有效的提高。本发明与现有柑橘榨汁机比较，简化了系统结构，大大提高了柑橘榨汁生产率、出汁率和果汁品质，降低了工作噪声，提高了凸轮的工作寿命。
图1为本发明的上碗上刀和去芯刀片的运动曲线关系图。图2为本发明的结构原理图；图3为本发明的榨汁系统的结构示意图；图4为本发明的驱动系统的结构示意图；图5为本发明的主轴模块的结构示意图；图6为本发明的上驱动模块的结构示意图；图7为本发明的下驱动模块的结构示意图；图8为本发明的柑橘榨汁机外观图；图9为本发明的机体结构图。在图中，1为去芯梁、2为去芯棒、3为滤管、4为下榨碗、5为上榨碗、6为去芯拉杆、7为下导柱、8为压力台、9为背力弹簧、10为去芯凸轮、11为去芯摆杆、12为共轭主凸轮、13 为共轭回凸轮、14为上滚子、15为上导柱、16为顶板、17为拉杆、18为主轴、19为下滚子、20 为去芯转接杆、21为压力杆、22为减速机构、23为传动皮带、24、为驱动电机、25、为上环形刀片、26为下环形刀片、27为去芯刀片、28为指爪、29为外轴承支座、30为内轴承支座、31 为上机体、32为下机体。
具体实施例方式下面结合附图对本发明做详细的说明实施例一上榨碗5和上环形刀片25相对于下榨碗4和下环形刀片沈以曲线y (t)运动规律对果体作周期性的压榨运动，去芯刀片27相对于下环形刀片沈以曲线x(t)运动规律对滤管内的果囊作周期性的榨滤运动，其中y(t)以上极限点开始向下运动为时间零点，x(t) 以下极限开始向上运动为时间零点；设一个榨汁循环时间周期为T，曲线x(t)比曲线y(t) 在时间上延迟0. 44T ；其中上榨碗5运动曲线y (t)的上极限点Smax位于下环形刀口上方224mm，曲线 y(t)的下极限点位于下环形刀口下方8mm;曲线y(t)由上料趋近段、果体压榨段以及快速返回段组成，各段均采用五次多项式曲线，其中上料趋近段是为送料机构将果体送至下榨碗内，其端点条件为位移yQ = 匪、Y1 = 132mm，速度y' Q = Omm/s、y' = 265mm/s，加速度y"。= 40.5m/S2、y"工=Om/s2 ；果体压榨段是使上下榨碗对果体进行平稳压榨，其端点条件为位移 yQ = 132mm、yi = 232mm，速度 y' Q = 265mm/s、y' : = Omm/s，加速度 y〃。 =0m/s2、y"工=-9. 4m/s2，其中上榨碗5刚勻速向下运动实现压榨，待压榨结束时，上榨碗 5减速运动以便实现和快速返回段的过渡；快速返回段是使上榨碗5快速返回上极限点同时又要求避免产生较大的加速度，其端点条件为位移％ = 232mm、Yl = Omm，速度y' Q = Omm/s,y'工=Omm/s，加速度y" Q =-9. 4m/s2、y〃 i = 40. 5m/s2 ；上述三曲线段所占时间比例为 25% 47% 28% ；曲线x(t)的下极限点Qmax位于下环形刀口下方164mm，上极限点位于下环形刀口下方10mm，去芯刀片27运动曲线x(t)由上升榨滤段、下降返回段以及底部停留段组成，其上升榨滤段的端点要求为位移 =O謹、X1 = 164謹，速度χ' Q = Omm/s,χ' = (tom/s ； 加速度x〃。= Om/s2、χ" 1 = -41m/s2 ；下降返回段的端点要求为位移 =164mm、X1 = Omm，，速度 χ' ο = Omm/s,χ'工=Omm/s，加速度 χ" 0 = _41m/s2、x" = Om/s2 ；底部停留段的端点要求为位移 =(Mrnux1 = 0謹，速度χ' Q = Omm/s，x' = (kim/s ；加速度χ" 0 =Om/s2, χ" ！ = Om/s2 ；各段的时间比例取为 36% 44% 20% ；本实施例满足曲线y(t)和曲线x(t)中各相邻曲线段在连接点处有相同的位移、 速度和加速度要求，即Yi(L1) = yw(ti+1,Q)、y' ^tia) = y' w (ti+1,Q)、y 〃 ^tia)= y i+l (ti+i，o) ；Xi (ti，i) — Xi+1 (ti+i，o)、X i (ti，i) — X i+1 、X i ^i, — X i+1 ^i+l, d，其中i为段号，、…和ty分别为第i段曲线的起始和终止时间。实施例二曲线χ (t)比曲线y (t)在时间上延迟0. 416T。上榨碗5运动曲线y(t)的上极限点Smax位于下环形刀口上方234mm，曲线y(t)的下极限点位于下环形刀口下方8mm ；上料趋近曲线段端点条件为位移y(l = 0mm、Yl = 142mm，速度 y' 0 = Omm/s, y' : = 275mm/s，加速度 y〃 Q = 42m/s2、y〃 = Om/s2 ；果体压榨曲线段端点条件为位移yQ = 142mm、yi = 242mm，速度y' Q = 275mm/s、y' ！ = Omm/ s，加速度y〃 Q = 0m/s2、y〃 i =-10. 2m/s2，其中上榨碗5刚勻速向下运动实现压榨，待压榨结束时，上榨碗5减速运动以便实现和快速返回段的过渡；快速返回曲线段端点条件为 位移 y。= 242mm、yi = Omm,速度 y' 0 = Omm/s、y' = Omm/s，加速度 y〃 Q = -10. 2m/s2、 y" 1 = 42m/s2 ；该三曲线段所占时间比例为 46% 28% ；曲线x(t)的下极限点Qmax位于下环形刀口下方167mm，上极限点位于下环形刀口下方13mm，去芯刀片27运动曲线x(t)由上升榨滤段、下降返回段以及底部停留段组成，上升榨滤曲线段的端点要求为位移h = Omm、X1 = 167mm ，速度χ' Q = Omm/s、χ' 1 = Omm/s;加速度χ" 0 = Om/s2、X" i =-36m/s2 ；下降返回段的端点要求为位移& = 167mm、 X1 = Omm"速度 χ' ο = Omm/s, χ'工=Omm/s，加速度 χ"。= _36m/s2、χ〃 丄=Om/s2 ；底部停留段的端点要求为位移x0 = Omm、Xl = Omm，速度χ' Q = Omm/s,χ' ！ = Omm/s ；加速度 χ" 0 = Om/s2，χ" ！ = Om/s2 ；各段的时间比例取为 39% 41% 20% ；本实施例满足曲线y(t)和曲线x(t)中各相邻曲线段在连接点处有相同的位移、 速度和加速度要求。实施例三曲线χ (t)比曲线y (t)在时间上延迟O. 46T。上榨碗5运动曲线y(t)的上极限点Smax位于下环形刀口上方216mm，曲线y(t) 的下极限点位于下环形刀口下方6mm;上料趋近曲线段端点条件为位移y(l = Omm、Yl = 116mm，速度 y' 0 = Omm/s,y' : = 280mm/s，加速度 y〃 0 = 36m/s2、y" : = Om/s2 ；果体压榨曲线段端点条件为位移 yQ = 116mm、yi = 216mm，速度 y' Q = 280mm/s、y' ! = Omm/s, 加速度y〃 Q = 0m/s2、y" i = -8. 9m/s2，其中上榨碗5刚勻速向下运动实现压榨，待压榨结束时，上榨碗5减速运动以便实现和快速返回段的过渡；快速返回曲线段端点条件为位移 y0 = 216mm、Y1 = Omm,速度 y' 0 = Omm/s、y'丄=Omm/s,力口速度 y 〃 0 =-8. 9m/s2、y 〃 工 =36m/s2 ；该三曲线段所占时间比例为30% 42% 28% ；曲线x(t)的下极限点Qmax位于下环形刀口下方162mm，上极限点位于下环形刀口下方8mm，去芯刀片27运动曲线x(t)由上升榨滤段、下降返回段以及底部停留段组成，上升榨滤曲线段的端点条件为位移 =Omm、Xl = 162mm，速度χ' ^ = Omm/s,χ' ！ = Omm/ s ；加速度χ" Q = Om/s2、χ" 1 = -43m/s2 ；下降返回段的端点要求为位移 =162mm、X1 = Omm"速度 χ' ο = Omm/s、χ'丄=Omm/s，加速度 x〃 Q = _43m/s2、x〃 丄=Om/s2 ；底部停留段的端点要求为位移x0 = Omm、Xl = Omm，速度χ' Q = Omm/s,χ' ！ = Omm/s ；加速度 x〃 Q = Om/s2, χ" ！ = Om/s2 ；各段的时间比例取为 36% 42% 22% ；本实施例满足曲线y(t)和曲线x(t)中各相邻曲线段在连接点处有相同的位移、 速度和加速度要求。本发明为了保证上述实施例中上环形刀片25、下环形刀片沈和去芯刀片27之间的位置关系，采用以下具体结构形式本发明所提供的全果碗式柑橘榨汁机的结构组成及其工作原理如图1 图5所示，主要包括榨汁系统、驱动系统和机体，此外还包含榨汁机的润滑系统、水喷洒清洗系统、护罩盖板、果汁液输送系统、果皮油提取系统、果皮果渣清除系统等。榨汁机的榨汁系统设置于下机体32的中部，平行横向排列有3-8个榨汁单元，每个榨汁单元由带若干径向辐射指爪观的一对半球形上榨碗5和下榨碗4组成，下榨碗4固联在下机体32上，上榨碗5经压力杆21与移动压力台8相连接，由驱动系统中的两对相互共轭的共轭主凸轮12和共轭回凸轮13驱动压力台8上、下运动，从而带动上榨碗5相对于下榨碗4进行上、下运动；在上榨碗5的底部设置有一只环形的上环形刀25，在下榨碗4的底部设置有一只环形的下环形刀片26，上环形刀片25的外圆周与上榨碗5各指爪观底部所形成的圆孔保持有一个适当间隙，以作为压榨时果皮的分离通道，下环形刀片26的底部连接有一根圆形滤管3，在滤管3的圆周壁上开设有若干均布小孔，在滤管3的管腔内设置有一根可移动的中空去芯棒2，在去芯棒2的上端设置有一只环形去芯刀片27，在去芯棒2 下端与一横卧的去芯梁1相连，去芯梁1由驱动系统中的去芯凸轮10和背力弹簧9的驱动实现上、下运动，从而带动去芯棒2在滤管3内上、下滑动。榨汁机的驱动系统设置于上机体31的内腔，由主轴18、上驱动模块、下驱动模块、 驱动电动机M以及减速机构22、传动皮带23组成。上驱动模块包括上导柱15和可沿上导柱15上、下滑动的顶板16 ；下驱动模块包括下导柱7和可沿下导柱7上下滑动的压力台 8，压力台8通过压力杆21固联着各个上榨碗5 ；上、下驱动模块通过拉杆17固定连接；在主轴18上左、右对称设置有两对共轭凸轮，其中的两只共轭的共轭主凸轮12通过设置在压力台8两端的下滚子19驱动着压力台8向下运动，两只共轭回凸轮13通过设置在顶板16 上的上滚子14驱动着压力台8向上运动，从而带动着各个上榨碗5相对于下榨碗4进行压榨运动；在主轴18的两端对称设置有两个去芯凸轮10，通过去芯摆杆11、背力弹簧9经去芯转接杆20和去芯拉杆6驱动去芯梁1上、下运动，从而由去芯梁1带动各个去芯棒2在各自的滤管3内上、下滑动。榨汁机的机体由上、下两部分组成，上机体31内腔是用于驱动系统的设置，并附设有润滑泵、润滑油池以及相关润滑管路。下机体32包括左、中、右三个工作腔左、右两腔内用于连接去芯梁1的去芯拉杆6设置；中间腔为果汁压榨腔，主要用于榨汁系统的设置， 在中间腔的腰部设置有一个个安装下榨碗4的榨碗座，榨碗座下方设置有一个积液盒，积液盒内安装有一根根与各榨汁单元环形下环形刀26相连的滤管3，在积液盒的两端设置有两个排液口。在贯穿上、下两机体传递运动和压力的压力杆21与机体之间设置有密封圈， 以防止上机体31内腔内的润滑油渗入下机体32的果汁榨汁区，污染所榨取的果汁。在榨汁机主轴18上位于两共轭主凸轮12两侧设置有外轴承支座四和内轴承支座30，在内轴承支座30上方设置一只圆形孔以作为上导柱15的支承底孔，在外轴承支座 29下方设置一个圆形孔以作为下导柱7的支承孔。图1以图示方式说明了本发明的上榨碗5和上环形刀25的运动曲线、去芯刀27 运动曲线、以及上述两运动曲线的相位关系。本发明的榨碗运动曲线由上果趋近、果体压榨以及快速返回三条分段曲线组成。 在一个360°的榨汁周期内视果体的大小，上果趋近段占有80-120°时间区段、果体压榨段占有150-190°时间区段、快速返回段占有90-120°时间区段，以保证果体有充分的上料和压榨时间，以及将压力角控制在所允许的范围内。各分段运动曲线均为五次多项式函数y = ai0+ant+ai2t2+ai3t3+ai4t4+aist5, tij0 彡 t 彡 ，其中 i 为段号，和分别为第i段曲线的起始和终止时间。去芯刀片27运动曲线由底部停留、挤榨滤汁以及下降返回三条分段曲线组成。 底部停留段占有60-90°时间区段、挤榨滤汁段占有110-150°时间区段、下降返回占有 140-180°时间区段，可满足果囊果汁顺畅进入滤管3，并有足够挤榨过滤时间。同样，去芯刀片27各分段运动曲线均为五次多项式函数y = ai(1+ailt+ai2t2+ai3t3+ai4t4+ai5t5。本发明的榨碗运动曲线与去芯刀片27运动曲线，两者在凸轮相位上保持有一个顺时针20-30°相位差关系。为了获得上榨碗5和去芯刀片27各分段理想的运动曲线，需给各分段曲线的端点条件，包括位移量％(、,。)，ydD、速度y' ^tii0), y' i (、)和加速度y 〃 ^tii0), y" ^aia).为保证曲线在连接点处的连续性，还要求两相邻曲线段以及整条曲线的首末两点不仅要求有相同的位移量，还要求有相同的运动速度和加速度，即$(、,》=yi+1 (ti+1, o)、y' i(tia) = y' i+i(ti+1,0) > y" ^tijl) = y" i+1(ti+lj0) ；y3(t3jl) = Y1Ulj0), y' 3(t3jl) =y' iDV 3(t3>1) = y" Α,ο)。按照上述榨碗和去芯刀片27运动曲线要求，完成本发明驱动系统中共轭凸轮和去芯凸轮10的轮廓设计。由两对共轭的共轭主凸轮12和共轭回凸轮13驱动上榨碗5相对于下榨碗4完成果体的压榨运动，由去芯凸轮10驱动去芯刀片27在滤管3完成对果囊的挤榨滤汁任务。榨碗运动曲线与去芯刀片27运动曲线的20-30°相位差是通过共轭主凸轮12和共轭回凸轮13与去芯凸轮10在主轴18安装的相位差来保证。上述榨碗和去芯刀片27运动也可以应用其他形式的驱动机构实现。由图2所示，本发明的柑橘榨汁机在一个榨汁循环中包括如下的动作阶段 榨汁开始共轭主凸轮12位于零位，上榨碗5、上环形刀片25位于曲线的上极限位置；去芯刀片27处于下降返回阶段的某位置。 上果趋近阶段榨汁机上料机构将柑橘果体快速送进每个下榨碗4，上榨碗5在共轭主凸轮12的驱动下快速向下榨碗4趋近；去芯刀片27在去芯凸轮10的驱动下，运动到滤管3的最底部，并停留在底部，为果囊进入滤管3留下最大空间。 果体压榨阶段上碗指爪观接触果体，并逐渐对果体施加一定压力，当压力达到一定数值时，下环形刀片26在果体的下方切开一个圆形切口，上环形刀片25在果体上方切开一个圆形切口，随着上榨碗5的进一步向下运动，迫使果体内的果汁、果核和果囊沿着果体下切口进入滤管3，而果皮则从上榨碗指爪观与上环形刀片25外圆周形成的缝隙中挤出上榨碗5，直至上榨碗5、上环形刀片25到达下极限位置，果汁、果核和果囊完全进入滤管 3，从而完成果汁、果囊与果皮的分离；当上榨碗5、上环形刀片25接近下环形刀片沈时，去芯刀片27开始缓慢上升。 挤榨滤汁阶段在果体压榨结束阶段，下环形刀片沈伸入上环形刀片25内，并使由上环形刀片25切出的圆形果皮交换至下环形刀片沈内孔内，这样在滤管3的果囊完全处于下圆形果皮与上圆形果皮之间，此时去芯刀片27快速上移，借助于上、下两圆形果皮的活塞作用对果囊进行快速的挤榨滤汁，当去芯刀片27到达上极限位置时，挤榨滤汁过程结束，果渣在内压力作用下，通过去芯棒2内孔从去芯棒2下端排出。榨汁循环结束去芯刀片27在去芯凸轮10作用下下降返回；上榨碗5、上环形刀片25在共轭回凸轮13驱动下快速上升直至上极限位置，下一轮榨汁循环做准备。
权利要求
1.一种全果碗式柑橘榨汁机，包括有榨汁系统、驱动系统和机体，榨汁系统至少包含一个榨汁单元，每个榨汁单元由一对带指爪的半球形上、下榨碗组成，上榨碗底部设置有上环形刀片，下榨碗底部设置有下环形刀片，下环形刀片底部连接有一根圆形滤管，滤管圆周壁上开设有若干均布小孔，滤管管腔内设置有一根中空可移动的去芯棒，去芯棒上端设置有一只环形去芯刀片，下榨碗和下环形刀片固定于机体不动，上榨碗和上环形刀相对于下榨碗以及下环形刀作上下运动以实现对果体的压榨作业，去芯棒和去芯刀片相对于下环形刀在滤管内作上下运动以实现对滤管内果囊的榨滤作业，其特征在于上榨碗和上环形刀片相对于下榨碗和下环形刀片以曲线y(t)运动规律对果体作周期性的压榨运动，去芯棒和去芯刀片相对于下环形刀片以曲线χ(t)运动规律对滤管内的果囊作周期性的榨滤运动，其中y(t)以上极限点开始向下运动为时间零点，x(t)以下极限开始向上运动为时间零点；设一个榨汁循环时间周期为T，曲线x(t)比曲线y (t)在时间上延迟(0. 40 0. 46) T ；其中上榨碗运动曲线y(t)的上极限点^liax位于下环形刀口上方200-250mm，曲线y(t) 的下极限点位于下环形刀口下方6-9mm;曲线y(t)由上料趋近段、果体压榨段以及快速返回段组成，其中上料趋近段是为送料机构将果体送至下榨碗内，其端点应满足位移％ = Omnuy1 = 102-147mm，速度 y' 0 = 0mm/s、y'工=240_320mm/s，力口速度 y 〃 0 = 28_50m/s2、 y" ！ = Om/s2 ；果体压榨段是为了保证上下榨碗能够对果体进行平稳压榨，其端点应满足 位移 y0 = 102-147mm、Y1 = 200_250mm，速度 y' 0 = 240_320mm/s、y'工=Omm/s，加速度 y" 0 = Om/s2、y" i =-(7-12)m/s2 ；快速返回段是使上榨碗快速返回上极限点同时又要求避免产生较大的加速度，其端点应满足位移％ = 200-250mm、yi = 0mm，速度y' ^ = Omm/ s、y' i = Omm/s，加速度 y〃 Q =-(7-12)m/s2、y〃 i = 28_50m/s2 ；上述三曲线段所占时间比例为(23-30) % (40-50) % (26-30) % ；曲线x(t)的下极限点Qmax位于下环形刀口下方162-170mm，上极限点位于下环形刀口下方8-16mm，去芯刀运动曲线x(t)由上升榨滤段、下降返回段以及底部停留段组成，其上升榨滤段的端点要求为位移、=0mm、X1 = 162-170mm，速度χ'。= Omm/s、χ' 1 = Omm/s;加速度x〃 Q = 0m/S2、X〃 i =-O8-50)m/S2 ；下降返回段的端点要求为位移& =162-170mm、X1 = 0mm，，速度 χ ‘ 0 = 0mm/s、χ'丄=0mm/s，力口速度 χ 〃 0 =-(28-50) m/s2、X〃 i =。!!!/^2;底部停留段的端点要求为位移h = 0mm、Xl = 0mm，速度χ' 0 =0mm/s, χ ‘ = Omm/s ；加速度 χ" Q = Om/s2，χ 〃 = Om/s2 ；各段的时间比例取为 (30-42) % (40-50) % (16-22) % ；为了保证榨汁过程运动平稳、无冲击现象产生，要求曲线y(t)和曲线x(t)中各相邻曲线段在连接点处有相同的位移、速度和加速度，即=YiUi,D = yi+1(ti+1,0).y' ^tia)= y i+l (ti+i，o)、y i (ti，i) — y i+i (ti+1，0) ；Xi (ti,i) — χ +1 (ti+i，o)、X i (ti，i) — X i+1 (ti+1， Q)、x〃 ^tia) =x〃树(、+1,(|)，其中士为段号，、(|和、,1分别为第士段曲线的起始和终止时间。
2.根据权利要求1所述的一种全果碗式柑橘榨汁机，其特征在于，驱动系统包括主轴、 上驱动模块、下驱动模块、去芯驱动模块、电动机、减速器，上驱动模块包括上导柱和可沿上导柱上下滑动的顶板，下驱动模块包括下导柱和可沿下导柱上下滑动的压力台，上、下驱动模块通过拉杆固定连接，主轴上设有共轭凸轮，顶板和压力台上分别设有与共轭凸轮滚动接触的上滚子和下滚子，压力台下端通过压力杆连接上榨碗；去芯驱动模块包括设置在主轴上的去芯凸轮和去芯转接杆，去芯转接杆上端设置有与去芯凸轮配合的摆杆，去芯转接杆下端依次连接去芯拉杆和去芯梁，去芯梁处于榨汁系统中的去芯棒下方并与其相连；上驱动模块、下驱动模块和去芯驱动模块之间驱动关系满足权利要求1所述各榨碗和去芯刀运动曲线函数关系。
3.根据权利要求1所述的全果碗式柑橘榨汁机，其特征在于，榨汁机机体由上、下机体两部分组成，上机体空腔内设置有驱动系统，并附设有润滑泵、润滑油池以及相关润滑管路；下机体包括左、中、右三个腔左、右两腔设置有去芯拉杆，中间腔设置有榨汁系统，中间腔的腰部设置有一个个安装下榨碗的榨碗座，榨碗座下方设置有一个积液盒，积液盒内安装有一根根与下环形刀片相连的滤管，积液盒的两端设置有两个排液口 ；贯穿上、下两机体传递运动和压力的压力杆与机体之间设置有密封圈。
4.根据权利要求2所述的全果碗式柑橘榨汁机，其特征在于，所述共轭凸轮包括与下滚子接触的共轭主凸轮和与上滚子接触的共轭回凸轮，所述共轭主凸轮和共轭回凸轮对称设置在主轴中部两侧，共轭回凸轮设置在共轭主凸轮内侧。
5.根据权利要求4所述的全果碗式柑橘榨汁机，其特征在于，所述共轭回凸轮和共轭主凸轮、去芯凸轮各为一对，沿主轴中部由内而外依次对称设置。
6.根据权利要求2所述的全果碗式柑橘榨汁机，其特征在于，固定连接上、下驱动模块的拉杆上设有碟形弹簧，用以自动调节和补偿主、回凸轮轮廓型线误差，不致使上下驱动模块运动时产生卡死现象。
全文摘要
本发明涉及一种全果碗式柑橘榨汁机。本发明通过大量试验，得出了上下榨碗、上下环形刀片以及去芯刀片在榨汁过程中的相互运动位置关系，使果汁的出汁率和果汁的品质得到了有效的提高。本发明与现有柑橘榨汁机比较，简化了系统结构，大大提高了柑橘榨汁生产率、出汁率和果汁品质，降低了工作噪声，提高了驱动系统的工作寿命。
文档编号A47J19/02GK102450941SQ20101051670
公开日2012年5月16日 申请日期2010年10月22日 优先权日2010年10月22日
发明者张广明, 王隆太, 项余建 申请人:扬州福尔喜果蔬汁机械有限公司