CN1384710A - 超声波全幅式压片机 - Google Patents

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Abstract

一种能够生产出全幅连续式湿润粉糊薄片的压片设备,包括有一个刮除组件(763),该刮除组件(763)带有多个超声波悬臂(732),这些悬臂(732)被放置成贴近一个压片滚筒(740),从而将经过压制后的面团(721)从压片滚筒上到落下来。利用超声波振动,防止了面团在悬臂上发生堆积。本发明避免了使用压片线和与它们伴随的胶带,与此同时,提高了压片设备的面团处理能力。

Description

超声波全幅式压片机
本发明的技术领域
本发明涉及一种用于对面团物料进行压制处理的设备，尤其涉及一系列超声波悬臂(horn)或者刮刀，这些悬臂或者刮刀用于对压片滚筒进行剥离处理。通过使用超声波悬臂，避免了使用剥离线(stripper wire)，并且能够生产出全幅式面团薄片。
对相关现有技术的描述
压片机是一种通常在食品加工工业中使用的设备，用于通过连续的加工处理操作，制造出扁平状的食物制品，比如玉米饼。通常，面团物料被置于一对贴靠在一起的反向旋转压片滚筒之间进行压缩，从而在压片滚筒之间形成一个挤压部位，经过该挤压部位的面团被加工成薄片。随后，面团薄片比如可以由一个切割滚筒来进行切割，以便形成所需的制品外形。
许多面团物料，尤其是那些谷物类面团物料(“湿润的粉糊”)，具有粘附到压片滚筒上的趋势，而并非掉落到一个用于将其传送至下一加工步骤，比如一个烘烤炉中的传送装置上。这是因为湿润的粉糊的粘性相对较大，而内聚强度却非常小。随着湿润的粉糊从压片机上跌落下来，湿润的粉糊将无法承载其本身的重量，并且难以被从压片机上拉扯下来。由于湿润的粉糊趋向于堆积和粘附到刮刀上，所以如同通常在面团加工领域中那样使用一个静态刮刀是不现实的。解决这个问题的一种传统方式是横跨压片滚筒的表面拉设一根剥离线，以便由这根剥离线将面团物料从滚筒的表面上刮落下来。
以这种思路设计而成的现有压片机剥离线的示例由附图1和2图示出来。附图1是一个面团压片机110输出部分的透视图。在由压片滚筒140将经过切割后的面团物料沉积到传送装置130上之后，这些经过切割后的面团物料可以在输送装置130上看到，其中在这种情况下，所述面团物料是由湿润粉糊制成的未烹饪玉米饼120。压片滚筒140通常具有多根环绕在该压片滚筒140圆周上的塑料胶带150。这些胶带150位于压片滚筒140上的沟槽(未示出)内，并且用于保持压片线160紧贴压片滚筒140的表面。胶带150还提供了一个表面，用于将由未使用的湿润粉糊所形成的带状物返回到压片机110中。
所示出的压片线160横跨在压片滚筒140的表面上。该压片线160被固附在两个固定位置170和180处，并且横跨压片滚筒140的表面穿过各根胶带150的下方。这样就在压片线160与压片滚筒140的表面之间形成一个平直的接触部位。第二个固定位置180还可以包括有一个拉伸装置，比如一个液压或者气动装置，用于在压片线160上提供一个恒定的张力。这种拉伸装置通常被连接到一个报警装置上，用来在压片线160发生断裂时提供警示。
附图2是一个安装在一压片机中的现有压片线的示意性侧视图。湿润的粉糊205被送入一个加压滚筒207与所述压片滚筒240之间。加压滚筒207的旋转速度低于压片滚筒240的旋转速度。这样就会使得湿润的粉糊205粘附到压片滚筒240上。接着，利用一个切割滚筒209来对湿润的粉糊205进行切割。利用压片线260，将切割后的湿润粉糊205从压片滚筒240上剥离下来。随后，经过切割后的物料220跌落到一个输送装置230上，通过该输送装置230的输送作用，来进一步加工处理。正如下面将要描述的那样，利用了诸如附图1和2中所示压片线的压片机具有三个主要缺陷—压片线160易于断裂、胶带150易于断裂、以及无法生产出全幅式薄片。
参照附图1，所述压片线160通常是商用的琴线。在工作过程中，压片线160上的拉力通常为100至125磅。当与较硬的湿润粉糊相接触时，尤其是在刚启动的过程中，将会使得压片线160在短时间内经受很高的拉力作用。在工作过程中，压片线160还会经受压片滚筒140上的移动表面的摩擦作用。因此，必须周期性地对压片线160进行更换，或者压片线160有断裂的倾向。事实上，对于生产玉米饼的一般压片机来说，已经发现，在连续使用的操作过程中，如果不进行更换，那么这种固定式压片线160几乎每天都会发生断裂。
为了更换一根断裂的压片线，整个压片机110必须停机，从而，整个玉米饼加工生产线也将必须停机。将断裂的压片线160去除掉。将一根新的压片线160固连到第一固连位置170处，横跨压片滚筒140的表面穿过胶带150的下方，并且被固连到第二个固附位置180处。随后，必须重新触发拉伸装置190。由于滞留在压片机上的面团必须被去除掉，并且某些下游的物料也有可能需要丢弃掉，所以原料将会损失。随后需要启动工艺流程，这又将导致物料进一步损失。因此，压片线断裂一次，将会产生相当多的计划外停机时间，并且损失物料。另外一种可选择的方式是每天定期地对压片线160进行更换。但是，虽然已经在计划之内，却会更为频繁产生停机时间。
解决压片线断裂问题的一种尝试，是1998年4月24日授权给“Lawrence”的美国专利No.5720990。在Lawrence的专利中公开了一种用于压片机的线分离系统，包括有一个用于驱动供料轴的马达，和一个用于驱动卷绕轴的马达。借助于一个拉力传感滑轮来保持压片线上的拉力恒定，该拉力传感滑轮用于向一个控制器提供输入信号，由该控制器对卷绕轴上的扭矩进行调制。为了使得压片线不会意外地发生断裂现象，在Lawrence的专利中公开了一种装置，由于新的压片线被持续地拉伸穿过接触表面，所以该装置可以在无需使得压片机停机来对压片线进行更换的条件下，使得该压片机长时间运行。
但是，由Lawrence所公开的发明具有若干个缺陷。首先，这种结构假定的是压片线在工作过程中不会发生断裂。不幸的是，这并不是一个可靠的假设。事实上，这种现象并非是偶尔发生的，即在一个新的压片线已经被安装好之后，很快就会在由附图1所示的现有类型压片线上发生压片线断裂现象。由于与干燥的面团突然发生接触，所以将会发生这种情况，其中所述干燥的面团在压片机静止时已经粘固到了该压片机上。另外，在压片机开始转动时，必须克服压片线与压片机之间的初始静摩擦作用。由于Lawrence所公开的装置能够在一个马达供送压片线的同时另外一个马达卷绕该压片线，因此直至送料马达停止，在两个马达之间所发生的断裂现象会持续地将压片线送入压片机中。断裂现象还会导致送料轴上的拉力损失，并且可能会导致散开或者“weed eater”效果，从而使得送料轴发生开卷现象。还有，由Lawrence所公开的装置被设计成通过利用一个连接在卷绕轴上的可变速牵引马达来保持压片线上的拉力恒定。由于由Lawrence所公开的送料轴被连接到一个定速马达上，因此，比如当压片线在工作过程中遭遇到压片机上的一块干燥的面团时，在该压片线离开送料轴的位置处，拉力必然会发生波动。这些力矩的波动会影响送料轴卷绕拉力的一致性，从而导致力矩进一步波动，并且会产生潜在的送料问题。
除了断裂问题之外，在附图1中所示出的现有压片机和由Lawrence所公开的装置还具有其它的缺点和问题。例如，用于将压片线160保持在合适位置处的胶带150也会经常性地断裂。当使用一个诸如由Lawrence所公开的持续抽拉式压片线160时，胶带的断裂现象很可能会以更高的频率发生。再有，如同压片线160发生断裂的情况一样，胶带150发生断裂也会导致整个压片机和生产线发生停机，从而产生停机时间，损失下游的物料，并且还会由于启动工艺流程而损失物料。这些胶带可以被周期性地进行更换；但是，更换操作仍然需要使得该压片机停机。
使用胶带150还使得无法压制出一张全幅式面团薄片。这是因为湿润的粉糊将粘附到胶带150的外部，并且以条带形式返回到压片机110中。在某些特定的应用领域中，所希望的是能够压制出一张未被切割开并且全幅连续式的湿润粉糊薄片。例如，希望对压片机下游的面团薄片进行烹饪或者部分烹饪，然后再利用一个冲压裁切机对经过烹饪或者部分烹饪后的面团薄片进行裁切。由于仅有少量的、甚至没有面团返回到压片机中，所以这种装置能够由单个压片机来处理大容量的物料。
因此，存在有这样一个需求，即希望能够提供一种面团压片设备，该设备能够对湿润的粉糊和其它粘性的面团物料进行压制，但却无需使用剥离线和与其伴随的胶带。这种设备必须能够生产出全幅连续式湿润粉糊薄片，但湿润的粉糊却不会堆积到剥离机构上。
对本发明的概述
所建议的本发明是一种压片设备，该压片设备利用了一系列非常靠近压片滚筒的振动悬臂，来将经过压制后的物料从滚筒上剥离下来，从而形成一张全幅连续式面团薄片。悬臂在超声波范围内进行振动，从而防止了湿润粉糊堆积在悬臂的表面上。
利用超声波悬臂作为到除装置，避免了使用压片线和与其伴随的胶带。因此，本发明可以连续地工作，却无需考虑对磨损或者断裂的压片线或者胶带进行更换的问题。另外，由于避免了使用胶带，所以该设备可以生产出全幅连续式面团物料薄片。这些全幅式薄片使得单个压片机能够加工处理更多容积的面团物料。由于面团不会象附着在胶带上的条带那样返回到压片机中，因此前述结论是显而易见的。
通过下面的详细描述，本发明的前述及其它技术特征及优点将会变得清楚明了。
对附图的简述
被认为是本发明区别技术特征的那些新颖的技术特征在所附权利要求中加以陈述。但是，当结合所附附图进行阅读时，通过参照下面对图示出的实施例所进行的详细描述，本发明本身，以及优选的使用方式、其它目的及优点将会得以很好的理解，其中：
附图1是一个带有固定式压片线的现有压片设备的透视图；
附图2是一个带有固定式压片线的现有压片设备的示意性侧视图；
附图3是一个本发明中的悬臂的透视图；
附图4a和4b是一个本发明中的悬臂在靠近压片滚筒进行工作时的示意性侧视图；
附图5是一个本发明中的刮除装置的侧视图；
附图6是本发明的一个实施例中的刮除组件的俯视图；
附图7是本发明的一个实施例的透视图。
详细描述
附图3是本发明中刮除装置内一个悬臂或者刮刀的透视图。悬臂332通常由钛制薄板构成，并且被加工成具有特定的谐振频率。悬臂332包括有一个尖锐边缘或者尖锐顶端334，正如在下面将要详细解释的那样，该尖锐边缘或者尖锐顶端334被放置成贴近一个压片滚筒。悬臂332在平头端部336处被固连在一个用于产生超声波振动的装置上。一种适用的悬臂332是十英寸长的半波钛制轧刀式悬臂(Half Wave TitaniumGuillotine Horn)，这种悬臂由Illinois的Dukane Corporation ofSt.Charles生产，用于提高尺寸公差的精确性。
附图4a和4b是悬臂442的示意性侧视图，该悬臂442相对于压片滚筒440处于一相对位置处。附图4b是附图4a中由虚线圆圈所标记出的部分的放大视图。悬臂432的长轴必须被放置成与水平面呈一个最佳的角度443，以便能够确保在靠近压片滚筒440表面的位置处具有最佳的刮落角度。在一个实施例中已经确定出，对于本设备来说，当角度443大约为12度至16度时，能够确保形成一个最佳的刮落角度。需要指出的是，刮刀顶端434被放置成贴近压片滚筒440，但并非与该压片滚筒440发生接触。由于如果允许刮刀顶端434与压片滚筒440发生接触将会抑制悬臂的振动，因此前述放置状态非常关键。如果悬臂432的振动受到抑制，湿润的粉糊将会快速地堆积在悬臂432的下侧面438上。相反，如果刮刀顶端434被放置成距离压片滚筒440太远，该装置又将无法有效地将面团物料从压片滚筒440的表面上剥离下来。在本发明的一个实施例中已经确定出，刮刀顶端434与压片滚筒440的表面之间的理想距离445(未按比例示出)大约为0.004至0.011英寸。
附图5是一个贴近一压片滚筒540的刮除装置552的侧视图。该压片刮除装置552包括有被固连在一个助推器554(booster)上的悬臂或者刮刀532。助推器554用于对由一个能量输出机构(probe)556所产生的振动进行调谐。能量输出机构556和助推器554又被连接在一个支托装置558上。该能量输出机构556通过一根软电线590被电连接到一个电源上。一种适用的能量输出机构556和助推器554总成是由Illinois的Dukane Corporation of St.Charles生产的41530型密封式能量输出机构(Sealed Probe Stack)。
附图6是若干个被顺次安装在一根静态横杆667上的刮除装置652的俯视图，从而形成了一个刮除组件663。该刮除组件663需要在各个独立的悬臂632之间存在有一个微小的间隙646(未按比例示出)。各个独立的悬臂632之间不能相互接触，因为如果发生接触将会抑制悬臂632的有益振动。但是，相邻悬臂632之间的间隙646必须尽可能地小，以便能够避免在经过压制后的面团上产生任何易于看到的痕迹，比如接缝。已经发现，相邻悬臂632之间可接受的间距646大约为0.004至0.011英寸。在另外一个仅包括有一个悬臂的可选择实施例中，无需考虑这种间隔问题，因为所述悬臂的宽度足以跨越所需的压制长度。另外，如果无需进行全幅式压制，那么间隙646的容许值将不再严格，并且可以放宽。
附图7是本发明的一个实施例的透视图，示出了一个用于生产全幅连续式湿润粉糊薄片721的刮除组件763。应该指出的是，压片机710无需胶带或者压片线。因此，在实际上，差不多所有被送入压片机710中的面团均受到压制，并且被置于传送装置730上。但是，最好在压片滚筒710的各个端部处遗留下来一条细长的湿润粉糊的环行条带765，以使得经过压制后的湿润粉糊721的边缘整洁并且均匀。这可以通过使得刮除组件的综合刮刀宽度略微小于压片滚筒740的宽度来实现。湿润粉糊薄片721上整洁和均匀的边缘允许使用一个冲压裁切装置，在从所述薄片721上裁切出特定形状的过程中，该冲压裁切装置可以利用经过压制后的湿润粉糊721边缘的直线几何形状。
本发明的全幅式压制能力可以被用来生产全幅式面团薄片721。当希望在裁切或者进行进一步加工处理之前对呈薄片形式的面团进行烹饪或者部分烹饪时，这将是优选的。可选择地，本发明还可以被用于将由一个诸如附图2中所示的切割滚筒切割后的面团从压片滚筒740上刮落下来。正如前面所指出的那样，刮除组件763包括有一系列刮除装置752，所有这些刮除装置752均被从它们各自的托架758上固连到一根静态的横杆767上。该横杆767被安装在两个侧部托架791和792上，以便将整个刮除组件763精确地保持在一个相对于压片滚筒760的相对位置处，从而可以精确地保持在附图4a中所图示出的角度443和在附图4b中所图示出的间距445。
本发明的关键之处在于使用了多个刮刀或者悬臂，这些刮刀或者悬臂能够在超声波或者其它合适的频率范围内稳定地进行振动。在本发明的一个实施例中，所产生的超声波振动的振动频率范围为10KHz至40KHz，并且振动幅值为0.001至0.004英寸。这种超声波振动的优选振动频率范围为20KHz至40KHz。本发明的一个实施例以20KHz的振动频率进行工作。超声波振动的振动幅值最好至少为0.001英寸。在工作频率为20KHz的优选实施例中，幅值为0.003英寸。利用前述的间距和角度，该振动频率和振动幅值能够促使面团物料721洁净并且均匀地从压片滚筒740上剥离下来，但是面团却不会在悬臂732上产生任何滞留堆积。在一个优选的实施例中，压片滚筒740经过喷砂处理。经过喷砂处理后的表面有助于本发明所需的刮除作用。
由于本发明中的压片机710无需胶带或者压片线，因此压片机710可以连续地工作。这种连续式工作与仅有极少量的湿润粉糊被返回到压片机中的事实相结合，会使得在给定的时间段上，各个独立的压片机710能够生产出明显较多的压制物料721。另外，由于悬臂根本不会与压片滚筒740发生接触，所以组件的磨损现象得以最小化。
虽然本发明已经被专门进行了图示，并且已经参照一个优选实施例进行了描述，但是本技术领域中的那些熟练技术人员将会明白的是，在不脱离本发明的技术构思和保护范围的条件下，可以在形式和细节上进行多种改变。

Claims (27)

1.一种具有一个压片滚筒的压片设备，包括有：
至少一个振动悬臂，该振动悬臂具有一个顶端，该顶端被放置成贴近所述压片滚筒，但并不与该压片滚筒发生接触，从而有效地将经过压制后的面团从所述压片滚筒上刮落下来。
2.如权利要求1中所述的压片设备，其特征在于：所述悬臂的振动频率范围是10KHz至40KHz，振动幅值范围为0.001至0.004英寸。
3.如权利要求1中所述的压片设备，其特征在于：所述悬臂的振动频率大约为20KHz。
4.如权利要求1中所述的压片设备，其特征在于：所述悬臂的振动频率范围为20KHz至40KHz。
5.如权利要求1中所述的压片设备，其特征在于：所述悬臂的振动幅值至少为0.001英寸。
6.如权利要求1中所述的压片设备，其特征在于：所述悬臂的振动幅值大约为0.003英寸。
7.如权利要求1中所述的压片设备，其特征在于：所述振动悬臂连续地将湿润粉糊面团从压片滚筒上刮落下来，而不会将湿润的粉糊堆积到该悬臂上。
8.如权利要求1中所述的压片设备，其特征在于：至少两个振动悬臂顺次排列。
9.如权利要求8中所述的压片设备，其特征在于：所述振动悬臂之间的间距大约为0.004英寸至0.011英寸。
10.如权利要求8中所述的压片设备，其特征在于：所述顺次排列的振动悬臂生产全幅式面团薄片。
11.如权利要求1中所述的压片设备，其特征在于：所述悬臂的顶端与压片滚筒之间的间距大约为0.004英寸至0.011英寸。
12.如权利要求1中所述的压片设备，其特征在于：所述压片滚筒包括有一个经过喷砂处理的表面。
13.一种用于面团压片机的刮刀，包括有：
一个悬臂；和
一个与所述悬臂相接触的振动装置。
14.如权利要求13中所述的刮刀，其特征在于：还包括有一个被固连在所述悬臂上的托架。
15.如权利要求14中所述的刮刀，其特征在于：通过将各个悬臂的托架固连到一根横杆上，来将两个或者多个悬臂顺次排列。
16.如权利要求15中所述的刮刀，其特征在于：各个悬臂之间的间距大约为0.004英寸至0.011英寸。
17.如权利要求14中所述的刮刀，其特征在于：所述的两个或者多个悬臂用于在湿润粉糊不会滞留堆积到该悬臂上的条件下、刮落一张全幅式湿润粉糊薄片。
18.如权利要求13中所述的刮刀，其特征在于：所述振动装置以10KHz至40KHz的频率来振动所述悬臂，并且振动幅值为0.001至0.004英寸。
19.如权利要求13中所述的刮刀，其特征在于：所述振动装置的振动频率大约为20KHz。
20.如权利要求13中所述的刮刀，其特征在于：所述振动装置的振动幅值至少为0.001英寸。
21.如权利要求13中所述的刮刀，其特征在于：所述振动装置的振动幅值大约为0.003英寸。
22.一种用于将面团从压片滚筒上刮落的方法，所述方法包括有下述步骤：
a)将至少一个刮落悬臂的顶端放置成贴近一个压片滚筒，但并不与该压片滚筒发生接触；和
b)振动所述刮落悬臂。
23.如权利要求22中所述的方法，其特征在于：振动步骤b)的振动频率范围为10KHz至40KHz，振动幅值为0.001英寸至0.004英寸。
24.如权利要求22中所述的方法，其特征在于：所述振动步骤b)的振动频率大约为20KHz。
25.如权利要求22中所述的方法，其特征在于：所述振动步骤b)的振动幅值至少为0.001英寸。
26.如权利要求22中所述的方法，其特征在于：所述振动步骤b)的振动幅值大约为0.003英寸。
27.如权利要求22中所述的方法，其特征在于：所述面团为湿润的粉糊。
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