Gebiet der Erfindung
-
Diese Erfindung bezieht sich im allgemeinen auf eine neue
Vorrichtung zum Ausbilden von schraubenförmigen
Spirallebensmitteln bzw. Spirallebensmittelprodukten. Insbesondere
bezieht sich diese auf ein schraubenförmiges
Spirallebensmittelprodukt, wie z. B Pommes frites, und eine
Lebensinittelprodukt-Schneidvorrichtung, die eine neue
Eindringblattbaugruppe aufweist, die ein Lebensmittel entlang seiner
Längsachse durchdringt, unmittelbar bevor das
Lebensmittelprodukt in eine Schneidblattbaugruppe für schraubenförmige
Ringe gefördert wird, um schraubenförmige Spiralen des
Lebensmittelproduktes mit einheitlicher Länge zu schneiden.
Hintergrund des Standes der Technik
-
Während der industrielle Hintergrund, mit dem die
vorliegende Erfindung entwickelt wurde, das Verarbeiten von
ganzen frischen Kartoffeln zu geschnittenen
Lebensmittelstücken in der Art von Pommes frites ist, soll deutlich
herausgestellt werden, daß die vorliegende Erfindung auf
die Verwendung bei einem beliebigen Lebensmittelprodukt
änderbar ist, d. h. änderbar ist, um ein Schneiden in
schraubenförmige Spiralstücke. vorzunehmen, einschließlich Rüben,
Karotten, Zucchini, Rettichen, Äpfeln sowie den meisten
anderen Gemüsesorten und Früchten.
-
Für den Zweck dieser Offenbarung ist das verarbeitete
Lebensmittelprodukt die Kartoffel; für den Fachmann sollte
jedoch ersichtlich sein, daß die Lebensmittelformen, die
Verfahren, Prozesse und Vorrichtungen zum Herstellen von
diesen gleichermaßen auf die meisten anderen Früchte und
Gemüsearten anwendbar sind.
-
Die traditionellen amerikanischen Pommes frites sind ein
gut angenommenes Lebensmittel und ein gut angenommenes
Verfahren zum Servieren von Kartoffeln sowohl hier, in den
Vereinigten Staaten, als auch in Westeuropa. In der Tat
gewinnen diese in der Welt breite Akzeptanz. Als Ergebnis hat
sich ein großer Industriezweig um die Pommes frites herum
entwickelt, mit Beginn bei zufriedenstellenden
Gartenbauanwendungen über die Erntespeicherung zur Verarbeitung ganzer
Kartoffeln zu eingefrorenen Pommes frites und schließlich
zu Supermärkten, Restaurants und Fast-Food-Ketten. Dieser
Industriezweig ist natürlich konsumentenabhängig. Es sind
die Verbraucher, die die Nachfrage und das Wachstum in dem
Industriezweig erzeugen.
-
Die typische Struktur für die Standard-Pommes-frites wurde
allgemein gesprochen durch die Form der Kartoffel
vorgegeben. Die wünschenswertesten Arten von Kartoffeln, die zum
Verarbeiten zu Pommes frites verwendet werden, sind die
Sorten, die die Kartoffel mit der größten Knolle erzeugen.
Als Beispiel und zum Zweck der Darstellung in dieser
Beschreibung wird die Kartoffelsorte Russet Burbank, die
gewöhnlich im Staate Idaho und in den östlichen Gebieten der
Staaten Washington und Oregon angebaut wird, verwendet.
Diese Kartoffel ist im allgemeinen in der Form länglich und
hat für die Verarbeitung zu Pommes frites eine minimale
Größe von ungefähr 7,62 cm (3 Zoll) in der Länge und
5,08 cm (2 Zoll) in der Breite. Als Ergebnis kann diese
allgemein so beschrieben werden, daß diese eine Längsachse,
die über ihrer Länge durch den Mittelpunkt geht, und eine
kürzere Querachse hat, die durch den Mittelpunkt der
Kartoffel an ihrem breitesten Punkt geht.
-
Zum Verarbeiten der Standard-Pommes-frites wird die
Kartoffel entlang ihrer Längsachse und parallel zu dieser in im
allgemeinen rechteckige Strukturen geschnitten, um lange
Pommes-frites-Stücke herzustellen, die vorzugsweise einen
einheitlichen Querschnittsbereich haben. Es ist wichtig,
daß die Pommes frites einen relativ einheitlichen
Querschnittsbereich haben, da diese dann roh verarbeitet und
zubereitet werden.
-
Der typische Verarbeitungsvorgang für Pommes frites
schließt das Pellen der ganzen Kartoffeln und das
anschließende Hindurchlaufen entweder durch mechanische oder
hydraulisch angetriebene Kartoffelschneideinrichtungen, in
der die rohe ganze Kartoffel in Pommes-frites-Stücke
geschnitten wird, ein. Diese geschnittenen Lebensmittelstücke
werden dann vorgekocht, um bestimmte Enzyme zu spalten, und
in Vorbereitung auf das Einfrieren anfrittiert.
Typischerweise werden Luftgefriergeräte verwendet, um die
geschnittenen, vorgekochten und anfrittierten Pommes-frites-Stücke
vor dem Verpacken schnell einzufrieren.
-
Aufgrund der Volumina der Pommes-frites-Stücke, die in
jeder gegebenen Verarbeitungsfabrik verarbeitet werden, sind
der Querschnittsbereich und von größerer Bedeutung die
Einheitlichkeit des Querschnittsbereich und die Art des
Ineinandergeratens der geschnittenen Pommes-frites-Stücke
besonders wichtige Faktoren bei den Prozessen des Vorkochens,
Anfrittierens und Einfrierens. Idealerweise haben die
geschnittenen Pommes-frites-Stücke einen einheitlichen
Querschnittsbereich und sind diese nicht zu stark so
ineinandergeraten, daß diese aneinanderliegen und Bereiche mit
großer Masse bilden, die zusätzliche Verarbeitungszeit für
das Vorkochen, Anfrittieren und Einfrieren erfordern
würden. Nachdem diese geschnitten wurden, werden diese bezüg
lich der Güteklasse geprüft, um uneinheitliche Stücke und
eine Qualität unterhalb der Güteklasse zu entfernen.
-
Bei all diesen Betrachtungen bezüglich des Verarbeitens und
Zubereitens ist daran zu erinnern, daß der Industriezweig
von der Nachfrage der Verbraucher abhängig ist. Es besteht
eine konstante und ständige Nachfrage nach Schnitten von
Pommes frites in neuer Form. Als Ergebnis wurden Anstren-
gungen dahingehend unternommen, Pommes frites mit neuer
Form zu entwickeln, wie z. B. Pommes frites, die Fischform
oder die Form des Buchstabens M haben oder in einer
Vielzahl anderer geometrischer Formen ausgebildet sind, wie es
im US-Patent Nr. 4,911,045 des Anmelders, das am 27. März
1990 ausgegeben wurde, gezeigt ist. Während die dekorativ
geschnittenen Pommes frites unter Verwendung dieser
Prozesse produziert werden können und produziert werden, erhöht
dieser die Verarbeitungskosten, da dieses ein zweistufiger
Prozeß ist. Als erstes muß der Kern der Kartoffel in eine
dekorative Form geschnitten werden; dann muß als zweites in
einem unabhängigen Schneidprozeß der Kern querverlaufend
zerschnitten werden, um Stücke in der Größe von Pommes
frites auszubilden.
-
Eine einige Jahre zuvor entwickelte Form, die bei den
Verbrauchern breite Akzeptanz gefunden hat, jedoch Probleme
bei den Verarbeitern und den Gastwirten aufwirft, ist die
von schraubenförmigen Spiral-Pommes-frites, die gemeinhin
als gekräuseltes Q oder als gekräuselte Pommes frites
bekannt sind. Diese schraubenförmigen Spiralen von
Pommesfrites-Stücken werden durch einen Prozeß des In-Eingriff-
Bringens der Kartoffel mit dem Ende voran in eine Baugruppe
mit sich drehendem Schneidblatt mechanisch geschnitten, die
eine Vielzahl von Ringschneideinrichtungen, die sich normal
vom Blatt nach außen erstrecken, und ein Scherblatt hat,
das ähnlich der Schneidblattbaugruppe ist, die in Fig. 3
gezeigt ist. Da die Kartoffel kontinuierlich mit dem sich
drehenden Schneidblatt in Eingriff gedrückt wird, graben
sich die Ringschneideinrichtungen kontinuierlich in das
Kartoffelmark hinein und schneiden konzentrische Ringe in
dieses. Diese konzentrischen Ringe werden dann vom Körper
der Kartoffel durch das Scherblatt abgeschert und laufen
durch ein Loch in der Schneidblattbaugruppe zur anderen
Seite. Daraus ergibt sich die Ausbildung von
schraubenförmigen Spiralen geschnittener Kartoffelstücke mit
unterschiedlichen Durchmessern und, vielleicht von größerer Be-
deutung, mit stark unterschiedlichen Längen. Bei den
Kartoffeln sowie bei den meisten Früchten und Gemüsesorten
entspannen sich nach ihrem Schneiden die spiralförmigen
geschnittenen Stücke; als Ergebnis dehnen sich diese von
einer geschlossenen eng gewickelten Struktur zu einer
stärker offenen Spirale aus. Bei Kartoffeln bewegt sich die
typische Ausdehnung gewöhnlich in den Bereichen von 100 % bis
200 %. Wenn schraubenförmige Spiralen aus Kartoffeln
geschnitten werden, die 15,24 cm (6 Zoll) bis 20,32 cm (8
Zoll) lang sind, ergeben sich daraus nach dem Entspannen
schraubenförmige Spiralen von 30,48 cm (12 Zoll) bis
60,96 cm (24 Zoll) Länge, die geradegezogen wirklich ein
Vielfaches von 30,48 cm (1 Fuß) haben können.
-
Diese schraubenförmigen Spiralen sind aus einer Reihe von
Gründen zu lang. Als erstes greifen die entspannten oder
geöffneten Spiralen ineinander. Die entspannten Spiralen
des Lebensmittelprodukts sind biegsam; es ist schwierig und
zeitaufwendig, ineinandergreifende Spiralen mit 60,96 cm
(24 Zoll) geschnittener Kartoffel von Hand zu trennen. Als
zweites sind diese für eine bequeme Verarbeitung und
Verpackung zu lang. Schließlich haben diesen langen Spiralen
eine Neigung dazu, während der Verarbeitung zu brechen.
-
In der Tat gestatten aufgrund der Verarbeitungs- und
Verpackungsprobleme kommerzielle Verarbeiter absichtlich das
Brechen von langen Spiralen, um eine Ansammlung kürzerer,
leichter handhabbarer Spiralstücke zu erzeugen. Das Problem
besteht darin, daß lange Spiralen in zahlreiche Zufallslän
gen zerbrechen, die von Teilbögen bis zu Stücken mit einem
Vielfachen von 2,5 cm (1 Zoll) Länge reichen.
-
Während diese Ansammlungen von Stücken mit zufälligen
Längen gewöhnlich zum Verarbeiten kurz genug und angemessen
sind, stellen die Ansammlungen zufälliger Längen selbst
Probleme in erster Linie bei der Portionsbemessung sowohl
bei den Verpackungsgrößen als auch den Größen beim indivi-
duellen Servieren dar. Außerdem ergeben sich aus den
zufälligen Längen ziemlich uninteressante oder unordentliche
Anordnungen auf dem Lebensmittelteller beim Servieren.
-
Das US-Patent 5,010,796, das die Grundlage des Oberbegriffs
des unabhängigen Vorrichtungsanspruchs 1 bildet und das als
nächster Stand der Technik auch für das unabhängige
Verfahren angesehen wird, beschreibt ein System zum Zerschneiden
eines Lebensmittelproduktes, wie z. B. einer Kartoffel, zu
einem einschleifigen schraubenförmigen Schlitzringstreifen.
Das System weist eine Schneidblattbaugruppe, die die
Kartoffel zu schraubenförmigen Streifen schneidet, eine
Fördereinrichtung, die die Längsachse der Kartoffel mit der
Drehachse der Blattbaugruppe ausrichtet und die ausgerich
tete Kartoffel mit dieser in Schneideingriff bewegt, und
ein kreisförmiges Blatt auf, das unmittelbar vor ihrem
Eingriff mit der Blattbaugruppe eine sich radial erstreckende
Nut über die gesamte Länge der Kartoffel schneidet.
-
Das US-Patent 4,644,838 offenbart ein System zum Schneiden
von Kartoffeln zu schraubenförmigen Streifen, indem die
Kartoffeln einem sich drehenden scheibenförmigen
Schneidblatt mechanisch zugeführt werden, das in der Lage ist, die
Kartoffeln in schraubenförmige Streifen zu zerschneiden.
-
Dementsprechend ist ein schraubenförmiges spiralförmiges
Lebensmittelstück notwendig, das eine Länge mit genügender
Kürze aufweist, so daß dieses gegenüber dem Brechen während
der Verarbeitung nicht stark empfindlich ist, wodurch die
Ansammlungen mit zufälligen Längen verhindert werden. Eine
zweite Aufgabe besteht darin, die Möglichkeit vorzusehen,
kurze Spiralen mit vorbestimmten und einheitlichen radialen
Längen zu erzeugen.
-
Eine dritte Aufgabe dieser Erfindung besteht darin, eine
Schneidvorrichtung vorzusehen, die spiralförmige
Lebensmittelproduktstücke mit einheitlicher radialer Länge in einem
einzigen Schneidprozeß schneiden kann. Somit wird das
Erfordernis einer zweiten Schneidstufe beseitigt, in der die
Kartoffel quer zerschnitten wird.
Offenbarung der Erfindung
-
Diese Aufgaben werden durch die Herstellung eines
schraubenförmigen Spirallebensmittelstücks gelöst, das eine
vorbestimmte und einheitliche Zahl an Spiralen oder
Abschnitten von diesen hat und aus einem ganzen Lebensmittelprodukt
unter Verwendung einer Schneidblattvorrichtung geschnitten
wird, wobei als erstes in das ganze Lebensmittelprodukt
entlang der Längsachse des ganzen Lebensmittelprodukts eine
Vielzahl von beabstandeten Eindringschlitzen eingebracht
wird, bevor das Lebensmittel mit einer
Schneidblattbaugruppe von schraubenförmigen Spiralen in Eingriff gebracht
wird. Auf diese Weise wird, wenn die Schneideinrichtung von
schraubenförmigen Spiralen, die in die Kartoffel schneidet,
einen Eindringschlitz erreicht hat, die kontinuierliche
Spirale aus geschnittenem Lebensmittelprodukt unterbrochen
und eine neue Spirale begonnen. Durch das Einstellen der
Zwischenräume und der radialen Position der
Eindringschlitze kann die Anzahl der Spiralen oder die Radianten des
Bogens für jedes geschnittene Lebensmittelstück vorbestimmt
werden.
-
Die ganze Kartoffel wird als erstes auf eine
Förderkettenbaugruppe aufgebracht und entlang der Kartoffellängsachse
in dieser ausgerichtet, die eine Vielzahl von übereinander
angebrachten Spannbaugruppen verwendet, die so gestaltet
sind, daß diese zwei Gruppen von entgegengesetzten
Förderketten mit Endlosschleife in rechten Winkeln zueinander
halten, um einen Transportkanal auszubilden, der
geringfügig kleiner als die Größe der Kartoffeln ist, die zur
Schneidbaugruppe zu fördern ist. Der
Lebensmitteltransportkanal ist aus vier Förderketten mit Endlosschleife
ausgebildet, die ihre Schleife an der Oberseite eines
Beschickungsbehälters beginnen, von der sich diese entlang
den Seiten des Beschickungsbehälters in einer parallel
beabstandete Vierseitenstruktur, die den Transportkanal
bildet, abwärts bewegen. Die Ketten laufen dann in der
Struktur des Transportkanals über einer Reihe von
Spannbaugruppen zur Oberseite der sich drehenden Schneidkopfbaugruppe
abwärts, dann auswärts um Antriebsrollen herum, zurück über
eine Primärspannbaugruppe und zurück zur und über die
Oberseite des Beschickungsbehälters.
-
Es ist nützlich, eine dreidimensionale Gruppen an
Koordinatenachsen zu definieren, indem sowohl die Position der
Eindringschlitze als auch die Funktion der Spannbaugruppen
analysiert werden, wobei die Mittelachse des
Lebensmittellängskanals als die z-Achse definiert ist und wobei eine
Planarkoordinatenachse zur z-Achse normal verläuft, die
durch eine x-Achse, die ein erstes Paar von
entgegengesetzten Ketten in Querrichtung schneidet, und eine y-Achse
definiert ist, die das zweite Paar von entgegengesetzten Ket
ten in Querrichtung schneidet. Jede Spannbaugruppe hat zwei
Paare von gegenüberliegenden Kettenradrollen-Baugruppen,
die unbelastet die Förderketten in Ausrichtung halten, die
die Seiten des Längskanals bilden. Jede Spannbaugruppe hat
als ihr Basisrahmenelement eine Basisplatte, über der in
beabstandete Beziehung zwei drehbare Nockenringe gehalten
werden, von denen einer die Funktion hat, die
spannungsgesteuerte Freigabe der zwei gegenüberliegenden
Kettenradrollen auswärts entlang der x-Achse und der verbleibenden zwei
Kettenradrollenbaugruppen auswärts entlang der y-Achse zu
gestatten, um zwei Funktionen auszuführen, als erstes an
jeder einzelnen Kartoffel unabhängig von ihrer Größe und
Form eine minimale Sollwertspannung aufrechtzuerhalten und
als zweites jede einzelne Kartoffel zu zentrieren, wobei
ihre Längsachse im allgemeinen mit der Mittellinie des
Lebensmittelkanals oder der z-Achse zusammenfällt, wenn die
Kartoffel über den Kanal, der aus den Förderketten
ausgebildet ist, nach unten läuft.
-
Jedes Paar von gegenüberliegenden Rollenkettenbaugruppen
hat einen mittlere gleitfähigen Schaft, an dessen einem
Ende eine Kettenradrollengabel und eine Kettenradrolle
befestigt ist und an dessen anderem Ende eine Rollennockengabel
und eine Nockenrolle befestigt ist. Jede Nockenrolle paßt
in eine bogenförmige Führung, die mit dem Mittelpunkt eines
Nockenrings einstückig ausgebildet ist und sich
spiralförmig von diesem auswärts erstreckt. Wenn eine Kartoffel, die
sich über den Lebensmittelkanal abwärts bewegt, auf eine
Kettenradrolle trifft, verschiebt diese die Kettenradrolle
entlang ihrer Achse, entweder ihrer x-Achse oder ihrer y-
Achse, seitlich nach außen. Die Riemenrolle, die in einem
Gleitblock gehalten wird, der an der Grundplatte der
Spannbaugruppe befestigt ist, wird seitlich nach außen
verschoben, wobei sich die Nockenrolle in der bogenförmigen
Nockenführung im Nockenring bewegt. Das wiederum dreht den
Nockenring in Beziehung auf die befestigte Grundplatte,
wodurch eine gleiche hin- und hergehende Auswärtsverschiebung
auf die Kettenradrollenbaugruppe ausgeübt wird, die zu der
entgegengesetzt ist, auf die durch die sich bewegende
Kartoffel ein Stoß ausgeübt wird; somit wird durch den
Nockenring ein Zentriervorgang vorgesehen, der die Kartoffel
entlang der speziellen Achse zentriert.
-
Der Lebensmittel-Längskanal ist so dimensioniert, daß
dieser geringfügig kleiner als die minimale Lebensmittelgröße
des zu schneidenden Lebensmittels ist, womit abgesichert
wird, daß jedes Lebensmittelproduktstück, daß sich durch
den Lebensmittellängskanal abwärts bewegt, die
Kettenradrollen der Spannbaugruppen verschiebt, wodurch
abgesichert ist, daß jedes Lebensmittelproduktstück unabhängig
von seiner Größe und seiner Form zu dem Zeitpunkt zentriert
ist, zu dem dieses in die sich drehende
Schneidkopfbaugruppe gezogen wird.
-
Das Spannen der Förderketten wird durch die Verwendung von
drei getrennten Systemen vorgenommen, wobei das erste das
Primärspannen der Kette durch eine Konstantspannbaugruppe
ist, die federgespannt ist, um jede Kette unter
einheitlicher und konstanter Spannung zu halten. Die
Kettenradrollenbaugruppen wiederum sind mittels Spannfedern gespannt,
die zwischen den Gleitblöcken, die an der Grundplatte
befestigt sind, und den gleitfähigen Kettenradrollenbaugruppen-
Schaften, die die Kettenradrollen halten, Verbindung
herstellen. Wenn die Kettenradrollenbaugruppen unbelastet
sind, werden diese durch diese Federn in sich nach innen
erstreckende Position vorgespannt, um die Minimalgröße für
den Lebensmittellängskanal aufrechtzuerhalten; diese sehen
eine vorbestimmte und wählbare Vorspannung gegen
Auswärtsverschiebung vor. Eine zusätzliche Vorspannung gegen
Auswärtsverschiebung der Kettenradrollen wird durch eine
zweite Gruppe an Spannfedern vorgesehen, die verwendet werden
kann, um die Nockenringe gegen Rotation vorzuspannen, die
durch die Verschiebung der Rollenbaugruppen und der
verbindenden Nockenrollen hervorgerufen wird.
-
Für die Arbeit des Förderkettensystems ist es wesentlich,
daß jede Endlosschleife der Förderkette mit genau der
gleichen Geschwindigkeit angetrieben wird. Es ist ein
Rollensystem mit synchronisiertem Antrieb vorgesehen, das vier
Antriebskettenräder hat, wobei eines für jede der
Förderkettenschleifen vorgesehen ist und diese miteinander mittels
Antriebswellen und rechtwinkligen Kegelradbaugruppen
verbunden sind. Die Bewegungsenergie wird durch einen herkömm
lichen Elektromotor vorgesehen, der vorzugsweise von einem
Konverter mit änderbarer Frequenz gespeist wird, um das
Merkmal der einstellbaren Geschwindigkeit vorzusehen.
-
Die so gehaltenen Kartoffeln laufen bei ihrer Bewegung
entlang des Längskanals vor einer Eindringblattbaugruppe
vorbei, die eine Vielzahl von Blättern aufweist, die mit
Intervallen zueinander beabstandet sind, die gleich Vielfa-
chen der Breite der geschnittenen Lebensmittelstücke sind.
Die Eindringblattbaugruppe ist eine unabhängig angetriebene
Baugruppe aus konzentrischem Nocken und
Verbindungselementarm, die so gestaltet ist, daß diese die Einbringblätter,
die entlang der z-Achse ausgerichtet sind, in das gesamte
Lebensmittelprodukt über den gesamten Weg der mittleren
Längsachse des Lebensmittelprodukts treiben, um eine Reihe
von zueinander beabstandeten Eindringschlitzen entlang der
Längs- oder z-Achse der Kartoffel bis zur mittleren
Längsachse der Kartoffel auszubilden.
-
Die Kartoffel wird dann mit einer Schneidblattbaugruppe in
Eingriff gedrückt. Die Schneidblattbaugruppe ist eine sich
drehende Radplatte mit Planaroberfläche. Eine Vielzahl von
Blättern zum Schneiden konzentrischer Ringe, die
kontinuierlich konzentrische Ringe in das Mark der Kartoffel
schneiden, sind an der Planaroberf läche befestigt und
erstrecken sich normal von dieser nach außen. Ein Scherblatt,
das winklig montiert ist und sich von der Planarfläche der
Radplatte nach außen erstreckt, schert dann die
konzentrischen Ringe von der Kartoffel ab, wenn sich die Radplatte
um ihre Achse dreht. Die schraubenförmigen Spiralstücke,
die durch die Scherplatte geschert wurden, verlaufen dann
durch ein Transportloch, das in der Radplatte ausgebildet
ist, in eine zentrale öffnung einer Rotationsnabe, an der
die Schneidblattbaugruppe befestigt ist.
-
Ohne die Eindringschlitze würde die Schneidblattbaugruppe
kontinuierlich schraubenförmige Spiralen schneiden. Wenn
jedoch das Scherblatt an jedem Schlitz vorbeikommt, ist die
schraubenförmige Spirale beendet; als Ergebnis werden
schraubenförmige Spirallebensmittelstücke mit einer
vorbestimmten Anzahl an Spiralen ausgebildet.
-
Da die Längsbreite von jedem Schlitz die gleiche wie der
Querschnittsbereich der Spiralstücke ist, und da der
Längsabstand der Eindringschlitze im bevorzugten
Ausführungsbeispiel
ein Mehrfaches der Dicke des geschnittenen
Lebensmittelstückes ist, ist das Endprodukt eine Vierzahl
konzentrisch dimensionierter schraubenförmiger Spiralen eines
geschnittenen Lebensmittelprodukts, von denen jedes eine
einheitliche Anzahl schraubenförmiger Spiralen hat.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
-
Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines
geschnittenen schraubenförmigen Spirallebensmittelstückes,
das zwei vollständige Spiralen hat.
-
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines
geschnittenen schraubenförmigen Spirallebensmittelstückes,
das eine und eine halbe Spirale hat.
-
Fig. 3 ist eine perspektivische Ansicht der sich drehenden
Schneidblattbaugruppe und der
Eindringblattbaugruppe und ihrer Ausrichtung in Bezug zueinander.
-
Fig. 4 ist eine perspektivische Seitenansicht der
Schneidblattbaugruppe.
-
Fig. 5 ist eine Seitenansicht eines ineinandergepaßten
Paares von Eindringblattbaugruppen und ihrer
Ausrichtung zueinander.
-
Fig. 5 ist eine Explosionsdarstellung einer Eindringblatt
baugruppe.
-
Fig. 7 ist eine geschnittene Seitenansicht der Schneid-,
Eindringblatt- und Förderbaugruppen.
-
Fig. 8 ist eine geschnittene Draufsicht der Förder-, der
Schneid- und der Eindringblattbaugruppen.
-
Fig. 9 ist eine geschnittene Seitenansicht einer
Eindringblattbaugruppe.
-
Fig. 10 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung
einer Spannbaugruppe.
-
Fig. 11 ist eine perspektivische Ansicht einer
Spannbaugruppe.
-
Fig. 12 ist eine Explosionsdarstellung einer
Rollenbaugruppe.
-
Fig. 13 ist eine Draufsicht der
Fördereinrichtung-Antriebsbaugruppe.
-
Fig. 14 ist eine geschnittene Seitenansicht, die die
Gleitnockensperrbaugruppen in Bezug zur Kopfbaugruppe
zeigt.
Bestes Ausführungsbeispiel der Erfindung
-
In Fig. 1, 3 und 4 sind das geschnittene schraubenförmige
Spirallebensmittelstück 10 gezeigt und die Vorrichtung,
durch die dieses erzeugt wird, in der Prinzipdarstellung
gezeigt. Die Schneidblattbaugruppe 200 ist aus einer
Radplatte 202 ausgebildet, die eine obere Planarfläche 204
hat. Die Radplatte 202 dreht sich um die Mittelachse 206.
-
Ringschneideinrichtungen 208, die so gestaltet sind, daß
diese konzentrische Ringe in den Körper der Kartoffel 14
schneiden, sind an der Radplatte 202 und der Planarfläche
204 befestigt und erstrecken sich normal von diesen nach
außen. Ein Scherblatt 210 ist im allgemeinen den
Ringschneideinrichtungen 208 gegenüber montiert und so
gestaltet, daß dieses konzentrische Ringe der geschnittenen
Kartoffelstücke abschert, wenn sich die Radplatte 202 um die
Mittelachse 206 dreht. Mit der mittleren Rotationsachse 206
zusammenfallend erstreckt sich ein Kembohrer 218 von der
Planarfläche 204 normal nach oben. Der Kembohrer 218 ist
mit einem rückläufigen Schraubengewinde 220 versehen, das
ein Steigungsmaß hat, das gleich der Tiefe oder der Dicke
des geschnittenen Lebensmittelstückes ist, das durch das
Scherblatt 210 geschnitten wird; dieser ist so gestaltet,
daß er sich bei Antrieb oder Ziehen in die
Schneidblattbaugruppe 200 in die Kartoffel 14 schraubt. Der Kembohrer 218
hat die Funktion eines Zentrierstiftes, um die Kartoffel 14
bezüglich der Mittelachse 206 stationär zu halten, wenn
diese in die Schneidbaugruppe 200 gefördert wird. Die
konzentrischen Stücke, die aus der Kartoffel geschnitten
wurden, werden, wenn diese von der Kartoffel 14 geschert
wurden, durch das ausgebildete Transportloch 212 in die mitt
lere Öffnung 214 in der Rotationsnabe 226 gedrückt.
-
Wie es den Fig. 3 und 4 entnommen werden kann, ist das
Schneidblatt 200 mittels Bolzens 224, die durch
Bolzenlöcher 222 hindurch verlaufen, an der Rotationsnabe 226 mon
tiert. Ein Kapselungsring 248, der das Halten der Kartoffel
14 in Ausrichtung mit der Schneidblattbaugruppe 200
unterstützt, wenn die Kartoffel 14 in diese gefördert wird,
erstreckt sich von der Nabe 226 radial nach oben. Eine
Wasserschleuderplatte 228, die die Dichtbaugruppe schützt, die
sich an der Grenzfläche zwischen der Schneidkopfbaugruppe
200 und dem Nabengehäuse 216 befindet, erstreckt sich
ebenfalls vom Schneidblatt 200 radial nach außen.
-
Um den Anfangsabschnitt der besten Ausführungsform der
Erfindung zu verdeutlichen, ist nur der Abschnitt der
mechanischen Baugruppe, der die Rotationsnabe 226 betrifft,
gezeigt und beschrieben. Allgemein ausgedrückt ist die
Rotationsnabeneinheit so gestaltet, daß diese in einem
Kapselungsgehäuse 216 gehalten wird; somit wird zum Zweck der
täglichen Instandhaltung und Reinigung ein einfaches und
leichtes Entfernen der Nabe 226 und der
Schneidkopfbaugruppe 200 vorgesehen.
-
Die Nabe 226, wie dies in Fig&sub4; 4 gezeigt ist, wird zur
Drehung im Kapselungsgehäuse 216 mittels Kugellagerbaugruppen
232 gelagert. Die Nabe 226 ist mit einer mittleren Öffnung
214 versehen, die eine Auslaßeinrichtung für die
geschnittenen Lebensmittelstücke 10 und 12 vorsieht, die die
Schneidbaugruppe 200 über das Transportloch 212 verlassen.
Wie es in den Fig. 4 und 7 gezeigt ist, wird der
Rotationsantrieb für die Nabe 226 und die Schneidkopfbaugruppe 200
mittels eines Elektromotors, nicht gezeigt, über einen
Antriebsriemen 240 und ein Nabenrad 242 vorgesehen.
-
Wie bei jeder Lebensmittelverarbeitungsvorrichtung muß
darauf geachtet werden, daß Öl und andere Schmiermittel für
die mechanische Einrichtung die Lebensmittelschneidflächen
nicht verunreinigen. Diesbezüglich wird der Dichtring 244
durch einen kreisförmigen Haltering 246 gehalten, um zu
verhindern, daß Schmiermittel die Schneidblattbaugruppe 200
und die Innenflächen der Nabe 226, die mit dem Lebensmit
telprodukt in regelmäßigen Kontakt gelangen, verunreinigen.
Ein zusätzlicher Schutz für den Dichtring 244 wird durch
die Schleuderplatte 228 vorgesehen, die sich von der
Rotationsschneidkopfbaugruppe 200 nach außen erstreckt, um für
Spritzwasser und spritzende Fluide beim Schneiden der
Kartoffeln eine Sperre vorzusehen.
-
Wenn, wie es in Fig. 3 gezeigt ist, die Kartoffel 14 über
die Mittelachse 206, die mit der Längsachse der Kartoffel
14 zusammenfällt und an anderer Stelle in dieser
Beschreibung als z-Achse bezeichnet ist, direkt abwärts zu fördern
ist, würde dann die Kartoffel 14 anschließend auf die
Schraubengewinde 220 des Kernbohrers 218 aufgespießt
werden, der die Kartoffel 14 bezüglich der z-Rotationsachse
206 am Ort festklemmen würde, wenn diese in die Rotations
schneidbaugruppe 200 gefördert wird. Wenn dies alles wäre,
was unternommen werden würde, würde dann die Kartoffel 14
in fünf konzentrische kontinuierliche schraubenförmige
Spiralen
geschnitten werden, von denen jede ungefähr 15
vollständige Spiralen haben würde und deren Länge in der Praxis
nach dem Entspannen eine Vielzahl von 2,54 cm (Zoll)
betragen würde.
-
Um das geschnittene Lebensmittelstück 10 mit doppelter
schraubenförmiger Spirale zu erhalten, wie es in Fig. 1
gezeigt ist, ist eine Reihe von Eindringblättern 252, wie es
symbolisch in Fig. 3 gezeigt ist, positioniert, um in den
Kern der Kartoffel bis zu ihrer mittleren Längslinie
einzudringen, die gemäß Vorbeschreibung ebenfalls mit der
Rotationsachse 206 der Schneidblattbaugruppe 200 zusammenfällt;
somit wird eine Vielzahl von gleichmäßig beabstandeten in
Längsrichtung ausgerichteten Eindringschlitzen ausgebildet.
-
Wenn die Kartoffel 14 in Eingriff mit der
Schneidblattbaugruppe 200 nach vom gedrückt wird, beginnen die
Ringschneidvorrichtung 208 und das Scherblatt 210 damit, eine
Vielzahl von konzentrischen kontinuierlichen
schraubenförmigen Spiralen geschnittener Lebensmittelstücke zu
schneiden. Wenn jedoch das Scherblatt 210 einen Eindringschlitz,
der zuvor in die Kartoffel 14 durch Eindringblätter 252
geschnitten wurde, passiert, endet die Länge jedes
geschnittenen Stückes; das Ergebnis ist eine Vielzahl von
konzentrischen geschnittenen schraubenförmigen
Spirallebensmittelstücken, die eine vorbestimmte Anzahl an Spiralradianten
haben.
-
Die Länge von jedem ausgebildeten geschnittenen
Lebensmittelstück wird somit durch den Längsabstand der
Eindringblätter 252 entlang der z-Achse bestimmt. Wie es symbolisch
in Fig. 3 gezeigt ist, ist die Längshöhe jedes
Eindringblattes 252 ungefähr gleich der Querschnittshöhe von jedem
geschnittenen Lebensmittelstück, wie diese durch die Höhe
der Schneidkante des Scherblattes 210 oberhalb der
Planarfläche 204 der Schneidbaugruppe 200 bestimmt ist. Wenn
jedes der Eindringblätter 252 mit dem doppelten der Höhe des
Querschnittsbereiches des geschnittenen Lebensmittelstückes
beabstandet ist, sind das Ergebnis geschnittene
Lebensmittelstücke, die zwei vollständige schraubenförmige
Spiralen haben, wie es in Fig. 1 gezeigt ist.
-
Fig. 2 zeigt ein geschnittenes schraubenförmiges
Spirallebensmittelstück 12, das mit einer halben Spirale je Stück
versehen ist&sub4; Das kann, wie es konzeptionell in Fig. 5
gezeigt ist, durch die Verwendung von zwei Eindringblattbau
gruppen erreicht werden, und zwar von der rechten
Eindringblattbaugruppe 264, die rechte Eindringblätter 262 hat, und
der linken Eindringblattbaugruppe 268, die linke
Eindringblätter 266 hat. Um diese zwei und eine halbe Spirale zu
erreichen, sind die rechten Eindringblätter 262 mit dem
Fünffachen der Höhe des Querschnittsbereiches des
geschnittenen Lebensmittelstückes 12 beabstandet; die linken
Eindringblätter 266, die ebenfalls mit dem Fünffachen der Höhe
des Querschnittsbereiches des geschnittenen
Lebensmittelstückes 12 beabstandet sind, greifen jedoch inmitten jeder
Gruppe von rechten Eindringblätter 262 ein. Somit wird,
wenn die Kartoffel 14 gleichzeitig von linken und rechten
Eindringblattbaugruppen 268, 264 durchdrungen wird, eine
Vielzahl von Eindringschlitzen ausgebildet, woraus sich die
Ausbildung des geschnittenen Lebensmittelstücks 12 ergibt,
das zwei und eine halbe Spirale des geschnittenen
Lebensmittels aufweist.
-
In ähnlicher Weise sollte es deutlich werden, daß es
lediglich durch das Hinzufügen von Eindringblattbaugruppen und
durch das Beabstanden der Eindringblätter auf diesen
möglich ist, jede Größe oder Anzahl von Radianten für jedes
geschnittene Lebensmittelstück, das durch die vorliegende
Erfindung erzeugt wird, zu bilden. In der Tat ist es
möglich, alles von einem einfachen Teilradianten von
geschnittenen schraubenförmigen Lebensmittelstücken bis hin zu
einer beliebigen gewünschten Anzahl an Spiralen und
Abschnitten von diesen herzustellen, die zur kommerziellen
Verarbeitung und/oder zur Darbringung auf einem
Lebensmittelteller geeignet sind.
-
Bei der Verwendung der sich drehenden Schneidblattbaugruppe
200 und der Eindringblätter, wie diese in Fig. 3 und 5
gezeigt sind, ist es wichtig, daß die Frucht oder das Gemüse
gegenüber der Dreh- oder z-Achse 206 der Schneidbaugruppe
bezüglich der unregelmäßigen Form der Frucht oder des
Gemüses so genau wie möglich zentriert wird. Ein Zentrierfehler
des zu schneidenden Lebensmittelprodukts ergibt selbst bei
nur einigen Millimetern einen wesentlichen Anstieg bei den
wegzuwerfenden Stücke oder Abfallstücken. Wenn z.B. die zu
schneidenden Kartoffelstücke eine Dicke von 6 mm haben,
ergibt eine Fehlausrichtung von 4 mm, daß die äußeren Schnit
te der schraubenförmigen Spiralen als Abfall und daher für
nicht verwendbar angesehen werden. Es ist außerdem
deutlich, daß das Trennen von diesen nicht verwendbaren
Abfallstücken schwierig und zeitraubend ist.
-
Wie die meisten Früchte und Gemüsesorten haben die
Kartoffeln keine gleichmäßige Größe und Form. Zum Zwecke der
Beschreibung ist es äußerst dienlich, alles mit einer
übereinstimmenden Achsengruppe x, y und z zu orientieren, wobei
die z-Achse die Vertikalachse bezüglich der Zeichnungen ist
und mit der Mittelachse 206 übereinstimmt und x und y
planar und horizontal sind, wie es in den Fig. 10 und 11
gezeigt ist. In ähnlicher Weise wird bei länglichem
Charakter der wesentlichen Kartoffelform zum Zwecke dieser
Beschreibung diese als z-Achse oder Längsachse bestimmt,
wobei die x- und y-Achse senkrecht zu dieser verlaufen und
eine Planarachse beschreiben, die zur z-Achse normal
verläuft, und bezüglich der Kartoffel eine Querschnittsachse
darstellen würde. Das ist in dieser Beschreibung von
Bedeutung, da die Kartoffeln, während diese im wesentlichen
länglich sind, nicht notwendigerweise im Querschnitt rund
sind.
-
Es wurde in der Praxis herausgefunden, daß sich Kartoffeln,
die in die Zuführbaugruppe 20, wie diese in Fig. 7 gezeigt
ist, eingebracht werden, sich so ausrichten, daß diese mit
der z- oder Längsachse in Ausrichtung in den Förderkanal 22
verlaufen, der durch die vier Förderketten 24 ausgebildet
ist, und den Kanal 22 hinunter in die Schneidbaugruppe 200
gezogen werden. Es wurde ebenfalls in der Praxis
herausgefunden, daß es, um die Kartoffeln den Kanal hinunter mit
ausreichender Kraft zu ziehen, um diese in die sich
drehende Schneidbaugruppe 200 zu bewegen, notwendig ist, daß
entweder Ketten oder Riemen mit rauher Oberfläche verwendet
werden und daß diese in einer solchen Weise gehalten
werden, daß diese gegen jede Seite der Kartoffel mit einer
Spannkraft von zwischen 33,895 J (25 foot pounds) bis
108,464 J (80 foot pounds) gespannt werden, wobei die
verwendete Ist-Spannkraft von der Anzahl veränderlicher
Faktoren abhängt, die den Zustand der Kartoffeln, den
Feuchtegehalt, ob sie gepellt sind oder nicht und die
Ist-Oberflächenzustände der Kartoffeln einschließen. Es wurde
ebenfalls in der Praxis herausgefunden, daß es notwendig ist,
jede Kartoffel an allen vier Seiten mit einem gleichen
Kraftbetrag zu halten. Während dieser Abschnitt über das
beste Ausführungsbeispiel die Verwendung von Förderketten
beschreibt, soll ebenfalls herausgestellt werden, daß För
derriemen ebenfalls möglich sind, und daß die Umwandlung
von Förderketten zu Förderriemen relativ einfach durch die
geeignete Änderung der Bauteile vorgenommen werden kann,
wie z.B. das Ersetzen der Kettenräder durch Riemenscheiben.
-
Vertikale Führungsschienen 300 und 302 sind vorgesehen, wie
es in den Fig. 7, 8 und 14 gezeigt ist, um Ecklücken
zwischen Förderketten 24 zu schließen. In der Praxis wurde
herausgefunden, daß dieses hilfreich ist, um die
gleichmäßige Längsausrichtung der Kartoffeln abzusichern, da eine
Förderkette 24 gelegentlich eine Kartoffel so fest greifen
kann, daß diese aus der vertikalen Ausrichtung
herausgezogen wird. Direkt unterhalb der vertikalen Führungsschienen
300 und der vertikal ausgerichteten Führungsschiene 302 und
Eindringblattbaugruppe 250 befinden sich
Gleitnockensperrbaugruppen 304, die aus federgespannten Gleitnocken 306
gebildet sind, die in Gleitnockengehäusen 308 gehalten
werden. Die federgespannten Gleitnocken 306 sind winkelförmig
ausgebildet, so daß diese in die Gleitnockengehäuse 308 und
dadurch aus dem Weg durch Kartoffeln gedrückt werden, die
vom Lebensmittelkanal 22 in die Schneidbaugruppe verlaufen,
und so daß diese in den Kanal 22 hinter das Endstück jeder
Kartoffel zurückfedern, wenn diese durch die
Schneidbaugruppe 200 verläuft. Das verhindert, daß der Endabschnitt
jeder Kartoffel, wenn diese geschnitten wird, mit dem
Gewindebohrer 218 außer Eingriff nach oben schießt. Wenn
diese Endstücke auftauchen, wirken diese als Lagerfläche,
gegen die sich der Bohrer 218 dreht, und können diese die
kontinuierliche Förderung von Kartoffeln den Kanal 22 hinab
verlangsamen und gelegentlich unterbrechen.
-
Um das gleichmäßige Ziehen der Kartoffeln vorzunehmen, ist
die Förderkettenbaugruppe mit einer Vielzahl von
Spannbaugruppen 30 versehen, wie es in den Fig. 7, 8, 10, 11 und 12
gezeigt ist, die so gestaltet sind, daß diese
entgegengesetzte Ketten 24 in Position halten, um den
Lebensmitteltransportkanal 22 auszubilden, der geringfügig kleiner als
die kleinste Kartoffel ist, die zur Schneidbaugruppe
gefördert werden soll.
-
Wenn die Kartoffeln durch den Lebensmittelkanal 22 und an
jeder Spannbaugruppe 30 vorbei hinablaufen, bauchen die
entgegengesetzten Förderketten 24 um die Kartoffel unter
Spannung, die durch Spannbaugruppen 30 gesteuert wird, aus.
Die Situation ist analog einem Lebensmittelstück, das
geschluckt wird und durch die menschliche Speiseröhre
hinabverläuft, wie es häufig mit Humor bei Comicfiguren
dargestellt ist, wobei Stücke gezeigt werden, die
aufeinanderfolgend durch die Kehle gehen.
-
Wenn die Förderketten 24, die den Lebensmittelkanal 22
bilden, nicht durch die Spannbaugruppen 30 federnd in Position
gehalten wären und sich statt dessen allein auf innere
Längsspannkräfte in den Ketten verlassen werden würde,
würde sich aus den Änderungen der Querschnittsgrößen und -
formen der Kartoffeln ergeben, daß einige Kartoffeln
stärker als andere Kartoffeln gehalten werden würden;
unzureichende Haltekräfte würden sich ergeben, woraus resultieren
würde, daß das Fördersystem nicht dazu in der Lage wäre,
die Kartoffeln durch die sich drehende
Schneidblattbaugruppe 200 zu bewegen. Das Fördersystem würde schnell
verstopfen.
-
Die Spannbaugruppe 30, die in Fig. 10 und 11 gezeigt ist,
ist so gestaltet, daß diese eine minimale Sollspannung an
jeder Kartoffel aufrechterhält und die Spannung sowohl in
x-Achsen- als auch y-Achsen-Richtung unabhängig freigibt,
wenn Kartoffeln mit unterschiedlicher Größe und
unterschiedlicher Querschnittsform durch den Lebensmittelkanal
22 und im mittleren Kernbereich der Spannbaugruppen 30 nach
unten laufen. Wie es Fig. 7 entnommen werden kann, ist eine
Vielzahl von Spannbaugruppen 30 übereinandergestapelt
vorgesehen; die Baugruppen sind jedoch identisch und
funktionieren unabhängig voneinander.
-
Das Grundrahmenelement der Spannbaugruppe 30 ist eine
Grundplatte 32, die an ihrem Mittelpunkt für den Durchgang
des Lebensmittelkanals 22 geöffnet ist, der aus zwei
Gruppen von entgegengesetzten Ketten 24 ausgebildet ist.
Gegenüberliegende Rollenbaugruppen 70 erstrecken sich radial
einwärts auf der x-Achse und sind miteinander verbunden, um
mit dem unteren Nockenplattenring 34 zusammenzuwirken; auf
der y-Achse befinden sich entgegengesetzte Rollenbaugruppen
100, die mit dem oberen Nockenplattenring 52 verbunden und
betriebsfähig sind.
-
Wie es in den Fig. 10, 11 und 12 gezeigt ist, ist die
Rollenbaugruppe 70 so gestaltet, daß diese die Spannung an der
Kette 24 freigibt, wenn eine übergroße Kartoffel durch den
Lebensmittelkanal 22 abwärts verläuft. Die Rollenbaugruppe
70 weist ein Kettenrad 72 auf, das in der Kettenradgabel 74
mittels eines Achsenstiftes 76 drehbar gehalten wird. Ein
Baugruppenschaft 78 erstreckt sich von der Kettenradgabel
74 nach hinten; in diesem ist, obwohl dieser im
wesentlichen flach ist, eine erhöhte Rippe 106 vorgesehen, deren
Funktion nachstehend beschrieben wird. Das Kettenrad 72 ist
so gestaltet und hat eine solche Struktur, daß dieses die
Förderkette 24 in Ausrichtung hält. Am entgegengesetzten
Ende des Rollenbaugruppenschaftes 78 ist eine
Rollennockengabel 80 vorgesehen, die den Rollennocken 82 mittels eines
Rollennockenstiftes 84 drehbar hält. Der Rollennocken 82
wird in der Rollennockenführung 110 im unteren
Nockenplattenring 34 in Position gehalten.
-
Der Rollenbaugruppenschaft 78 wird zwischen dem Gleitbock
88 und der Gleitblockabdeckung 90 auf der
Gleitblocklagerfläche 92 im Gleitblock 88 gleitfähig gehalten, wobei die
erhöhte Rippe 106 mit dem Rippenschlitz 104 der
Gleitblockabdeckung 90 in Eingriff steht, um die seitliche Verschie
bung des Kettenrades 72 zu verhindern.
-
Die Rollennockenführungen 110 erstrecken sich vom inneren
Umfang sowohl des unteren Nockenplattenringes 34 als auch
des oberen Nockenplattenringes 52 mit bogenförmiger Spirale
auswärts. Das Paar von gegenüberliegenden Rollenbaugruppen
70 ist mittels Befestigungsbolzen 96, die durch eine
Gleitblockkappe 94, die Gleitblockabdeckung 90 und den
Gleitblock 88 hindurch in Eingriff stehen, an der Grundplatte 32
entlang der zuvor definierten x-Achse befestigt. Da die
Rollennocken 82 von jeder der gegenüberliegenden Rollenbau
gruppen 70 mit den Rollennockenführungen 110 in Eingriff
stehen, ergibt sich, wenn die Kettenräder 72 durch den
Durchgang einer Kartoffel durch den Lebensmittelkanal
weggedrückt werden, eine Drehverschiebung des unteren
Nockenplattenringes 34.
-
In gleicher Weise sind Rollenbaugruppen 100 mit den
Rollennockenführungen 110 des oberen Nockenringes 52 verbunden,
um, wenn eine Kartoffel durch den Lebensmittelkanal 22
läuft, eine identische hin- und hergehende Verschiebung der
Rollenbaugruppen 100 in y-Richtung vorzusehen, die
unabhängig von der Verschiebung der Rollenbaugruppen 70 entlang
der x-Achse ist.
-
Sowohl der untere Nockenring 34 als auch der obere
Nockenring 52 werden in Rotationsausrichtung mit der Grundplatte
32 mittels Gleitstiftbolzen 46 gehalten, die sich durch
Löcher 50 in der Grundplatte 32 und durch Gleitstiftschlitze
36 im unteren Nockenring 34 und Gleitstiftschlitze 54 im
oberen Nockenring 52 nach oben erstrecken. Es sind
Abstandhalter 40 zusammen mit oberen und unteren Buchsen 42 und
Zwischenbuchsen 44 vorgesehen, um den unteren Nockenring 34
und den oberen Nockenring 52 auf den geeigneten
Betriebsniveaus oberhalb der Grundplatte 32 zu halten; diese sehen
noch eine begrenzte Drehbewegung von jedem der Nockenringe
vor.
-
In der Praxis wurde herausgefunden, daß es, wenn ein
geeigneter Abstand bestimmt ist, möglich ist, eine
Rollenbaugruppe 70 mit ungleichen Erhöhungseigenschaften zwischen
dem Gleitblock 88 und der Gleitblockabdeckung 90
herzustellen, so daß es möglich ist, eine einzeln gestaltete
Rollenbaugruppe mit entweder einem unteren Nocken 34 oder einem
oberen Nockenring 52 zu verbinden, indem lediglich die
Rollenbaugruppe umgedreht wird. Das vereinfacht die
Betrachtungen bezüglich der Herstellung; da alle Rollenbaugruppen
die gleichen sind, ist es nur ihre Orientierung, die in Ab
hängigkeit davon, ob diese mit dem unteren Nockenring 34
oder dem oberen Nockenring 52 verbunden sind, verschieden
ist.
-
Gemäß Vorbeschreibung ist es wichtig, daß jedes
Lebensmittelstück, das durch den Lebensmittelkanal 22 nach unten
läuft, über die Rotationsachse 206 der Schneidbaugruppe 200
zentriert wird. Das wird durch Spannbaugruppen 30 und
eingebaute Nockenringe 34 und 52 erleichtert, da die
Nockenringe eine Zentrierfunktion für die Spannbaugruppen 30
absichern, weil die Verschiebung einer Rollenbaugruppe auf
einem Nockenring eine gleiche und entgegengesetzte
Verschiebung der zweiten Rollenbaugruppe auf dem gleichen
Nockenring ergibt, womit die Kartoffel unabhängig von ihrer
Größe und Form zum Mittelpunkt des Lebensmittelkanals 22
gedrückt wird. Die Verwendung einer Vielzahl von
Spannbaugruppen 30 in gestapelter Anordnung, wie es in Fig. 7
gezeigt ist, ergibt eine graduelle jedoch definierte
Zentrierung jeder Kartoffel, wenn sich diese durch die
Spannbaugruppen 30 abwärts bewegt und durch diese eingestellt wird,
wobei die Kartoffel durch die hin- und hergehende
entgegengesetzte Bewegung der Rollenbaugruppen jeder Spannbaugruppe
30 zum Mittelpunkt gedrückt wird.
-
Um die gleichmäßige Spannung an den Förderketten 24 über
die gesamte Länge des Lebensmittelkanals 22
aufrechtzuerhalten, wenn Kartoffeln mit uneinheitlicher Größe durch
diesen hindurchgehen, sind zwei unabhängige Gruppen von
Spannungseinstellfedern vorgesehen. Das erste ist die
Primärspannfeder 160, wie diese in Fig. 11 gezeigt ist, die
den vorderen Federstift 98, der zusammen mit der
Gleitblockbaugruppe an der Grundplatte 32 befestigt ist, und den
Rollenfederstift 86 verbindet, der an der gleitfähigen
Rollennockengabel 80 befestigt ist. Die Primärspannfeder 160
wird verwendet, um eine Spannkraft vorzusehen, damit die
Rollenbaugruppe 70 so gehalten wird, daß sich die
Kettenräder 72 vollständig nach innen erstrecken, damit
Förderketten 24 in ihrer Position mit geschlossenem Kanal gehalten
werden, und um eine einheitliche minimale Spannkraft an den
Ketten 24 abzusichern, wenn das Lebensmittelprodukt den Le-
bensmittelkanal 22 abwärts durchläuft, wobei die
Riemenrollenbaugruppen 70 oder 100 je nach Fall entlang der x- oder
der y-Achse verschoben werden. Sekundärspanneinstellfedern
162 sind ebenfalls vorgesehen und stellen zwischen den
Federhalterungen 60, die sowohl am unteren Nockenring 34 als
auch am oberen Nockenring 52 befestigt sind, und
Gleitstiften 46 Verbindung her, um eine Spannkraft vorzusehen, die
zur Rotationsverschiebung des unteren Nockenrings 34 und
des oberen Nockenrings 52 entgegengesetzt ist, wenn die
Rollenbaugruppen 70 und 100 von der Mittellinie des
Lebensmittelkanals 22 in Längsrichtung nach außen verschoben
werden. Die Spannungseinstellung wird vorgenommen, indem die
Federn gewechselt werden. Stärkere Federn erhöhen die
Spannung und der entgegengesetzte Fall verringerte diese in
Abhängigkeit von dem zu schneidenden Lebensmittelprodukt.
-
Es ist ersichtlich, daß die Primärverschleißfläche im
Spannmechanismus zwischen dem Rollnocken 82 und den Seiten
der Rollennockenführungen 110 vorliegt. Dementsprechend
sind im bevorzugten Ausführungsbeispiel
Nockenführungsverschleiß-Führungskörper 112 als Verschleißlagerflächen
vorgesehen.
-
In der Praxis wurde für Kartoffeln herausgefunden, daß es
in Abhängigkeit vom Zustand der Kartoffeln und der
Schlüpfrigkeit der Oberflächen der Kartoffeln, die wiederum von
der Pflanzensorte und dem Pellverfahren abhängt, notwendig
ist, eine Spannkraft zwischen 33,895 J (25 foot pounds) bis
zu 108,464 J (80 foot pounds) an den Förderketten 24
aufrechtzuerhalten. Die Anfangsspannung oder Anfangslast,
wird, wie es in Fig. 7 gezeigt ist, durch die Verwendung
eines Spannkettenrades 142 aufgebracht, das an der
Spannbaugruppe 140 drehbar befestigt ist. Die Kette 24 läuft auf
ihrer Rückführung zum oberen Teil des Beschickungsbehälters
zurück über das Spannkettenrad 142 bis zum oberen Teil des
Beschickungsbehälters und über das Rückführkettenrad 148.
-
Wie es in den Fig. 7 und 13 gezeigt ist, befindet sich am
unteren Ende der äußeren Schleife für jede der vier Ketten
24 ein Antriebskettenrad 136 und ein Mitläuferkettenrad
138. Die Ketten bewegen sich, nach dem diese um das
unterste Kettenrad 72 herum verlaufen sind, die
Mitläuferkettenräder 138 und die Antriebskettenräder 136 abwärts und um
diese herum.
-
Damit dieses Fördersystem arbeiten kann, ist es zwingend
notwendig, daß alle vier Ketten 24 mit gleicher
synchronisierter Geschwindigkeit angetrieben werden. Das wird, wie
es in Fig. 13 gezeigt ist, durch die Verwendung eines
Systems ineinandergreifender Wellen mit vier
Kettenantriebswellen 164 vorgenommen, wobei jede mittels rechtwinkliger
Kegelradbaugruppen 132 verbunden ist. Antriebswellen 164
werden mittels Lagerungsbaugruppen 134 fest in der Position
gehalten, die benachbart zu jeder Seite von jedem der
Antriebskettenräder 136 positioniert sind. Energie wird durch
einen herkömmlichen Elektromotor 130 vorgesehen, der mit
einer der rechtwinkligen Kegelradbaugruppen verbunden ist,
um die gesamte Baugruppe mit synchronisierter
Geschwindigkeit anzutreiben. In der Praxis ist es notwendig, die
Geschwindigkeit genau zu steuern, mit der die
Förderriemenbaugruppe angetrieben wird; dieses wird durch die Verwen
dung eines Frequenzwandlers für veränderliche
Geschwindigkeiten einfach vorgenommen, um die Frequenz des
Wechselstroms einzustellen, der dem Elektromotor 130 zugeführt
wird.
-
In der Praxis wurde herausgefunden, daß, wenn die
geförderten Kartoffeln vor dem Einführen in den Lebensmittelkanal
22 bewegt und ausgerichtet werden, die Kartoffeln in den
Lebensmittelkanal 22 eine nach der anderen eintreten, wobei
die Ketten 24 unabhängig von der Größe und der Form der
Kartoffeln mittels Spannbaugruppen 30 unter einheitlicher
Spannung um jede Kartoffel herum gehalten werden.
Vorrichtungen zum Bewegen und Ausrichten der Kartoffeln und ande-
rer Lebensmittelprodukte sind bekannt und bilden keinen
Teil der vorliegenden Erfindung. In der Praxis wurde
herausgefunden, daß, wenn die Kartoffel beim Schneiden durch
die sich drehende Schneidbaugruppe 200 zu gleiten beginnt,
die anschließenden Kartoffeln die Abwärtsbewegung durch den
Kanal 22 fortsetzen und anschließend gegen die gleitende
Kartoffel stoßen und dieser buchstäblich einen zusätzlichen
Stoß geben, um die Bewegung durch die Fördereinrichtung
hindurch aufrechtzuerhalten.
-
Wie es in den Fig. 6 und 9 gezeigt ist, ist die
Eindringblattbaugruppe 250 aus einem Verbindungselementarm 254
ausgebildet, der an zwei konzentrischen
Nockenantriebszahnräder 256 und 258 drehbar befestigt ist. Wenn die zwei
konzentrischen Nockenzahnräder 256 und 258 synchron gedreht
werden, übersetzt der Verbindungselementarm 254 diese
Drehbewegung in eine sinusförmige horizontale Bewegung entlang
einer x-Achse und vertikale Bewegung entlang einer z-Achse.
Der Verbindungselementarm 254 ist an konzentrischen
Nockenzahnrädern 250 und 258 mittels Verbindungselementwellen 282
befestigt, die durch Verbindungselementlager 284 verlaufen,
die der Schraubbefestigung der konzentrischen Nockenringe
256 und 258 an Nockbefestigungsblöcken 280 dienen.
-
Die Zähne der konzentrischen Nocken 256 und 258 stehen
nicht miteinander in Eingriff, da sich diese bei Eingriff
in entgegengesetzte Richtungen drehen würden. Statt dessen
werden diese gleichzeitig durch ein konzentrisches
Nockenantriebszahnrad 260 angetrieben, das wiederum durch ein
Antriebskettenrad 262 angetrieben wird. Das konzentrische
Nockenantriebszahnrad 260 und die beiden konzentrischen
Nocken 256 und 258 werden zur Drehung durch ein Gehäuse
gelagert, das aus der Antriebswellen-Gehäusevorderplatte 270,
der Antriebswellen-Gehäusemittelplatte 272 und der An
triebswellen-Gehäuserückplatte 274 gebildet ist, die
verbolzt sind und eine Vorrichtung vorsehen, wobei die
Antriebszahnradwelle durch zwei
Antriebswellen-Lagerungsbaugruppen
266 gelagert werden kann, um übermäßigen Abrieb und
Schlagen während des Betriebes zu beseitigen. In ähnlicher
Weise sind die konzentrischen Nockenzahnräder 256 und 258
an der Antriebswellengehäuse-Vorderplatte 270 mittels
Nockenzahnradwellen 276 montiert, die durch Nockenzahnrad-
Lagerbaugruppen 278 hindurchgehen, um mit der
Antriebswellengehäuse-Vorderplatte 270 Schraubeingriff herzustellen.
-
Das Eindringblatt 252 ist für die einfache und schnelle Be
festigung am Ende des Verbindungselementarmes 254 durch die
Verwendung von Blattbefestigungsschraubenschlitzen 290, der
Befestigungsplatte 268, der Schraubenlöcher 288 und der
Eindringblattbefestigungsschrauben 286, die die Baugruppe
in herkömmlicher Weise verbinden, entworfen. Das Eindring
blatt 252 ist mit einer Vielzahl von Einbringblättern 298
versehen, die gemäß Vorbeschreibung beabstandet sind, um an
die vorbestimmte Anzahl an Spiralen des geschnittenen
Lebensmittelproduktes angepaßt zu sein.
-
Ebenfalls gemäß Vorbeschreibung übersetzt die Bewegung des
Verbindungselementarmes 254 die kreisförmige Bewegung der
konzentrischen Nockenzahnräder in eine sinusförmige
Kombination aus horizontaler und vertikaler Bewegung entlang der
x- bzw. z-Achse. Die Bewegung entlang der x-Achse drückt
die Eindringblätter 298 in die Kartoffel oder das andere
Lebensmittelprodukt, das zu schneiden ist. Die Bewegung
entlang der z-Achse ermöglicht, daß sich die
Eindringblätter 298 zusammen mit der Kartoffel abwärts bewegen, wenn
sich die Kartoffel durch den Lebensmittelkanal 22 nach
unten bewegt. Die Beziehung zwischen der
x-Achsen-Geschwindigkeit und der z-Achsen-Geschwindigkeit ist sinusförmig,
da eine z-Achsen-Geschwindigkeit von 0 vorliegt, wenn sich
der Verbindungselementarm 254 während seiner Drehung im
oberen Teil seiner Bewegung befindet, weil zu diesem
Zeitpunkt und in dieser Position die Winkelgeschwindigkeit, die
durch die konzentrischen Nockenzahnräder 256 und 258
aufgebracht wird, mit der x-Achsen-Geschwindigkeit vollständig
zusammenfallen. In ähnlicher Weise wird, wenn der
Verbindungselementarm 254 das Ende seines Hubes 90º später
erreicht, die Winkelgeschwindigkeit der konzentrischen
Nockenzahnräder vollständig in z-Achsen-Geschwindigkeit
übersetzt. Somit fällt die z-Achsen- oder vertikale
Geschwindigkeit des Eindringblattes 252 niemals
kontinuierlich mit der vertikalen oder z-Achsen-Geschwindigkeit der
Kartoffel im Lebensmittelkanal 22 zusammen. Die
Einbringblätter 298 treten in die Kartoffel mit einer niedrigeren
Vertikalgeschwindigkeit als die der Kartoffel ein und
verlassen die Kartoffel mit dieser. Dieses inherente Problem
bei der Gestaltung kann auf zwei unterschiedliche Weisen
ausgeglichen werden, so daß dieses kein Problem darstellt.
Die erste besteht darin, daß die Vertikalhöhe oder Größe
der Einbringblätter eingestellt werden kann oder schmaler
gestaltet werden kann, um die vertikale Zerschneidwirkung
auszugleichen; als zweites kann die Energie des
mechanischen Antriebsystems eingestellt werden, so daß die
Eindringblatt und der Verbindungselementarm als Kombination
buchstäblich vorwärtsgezogen und um die sich bewegende
Kartoffel herumgezogen werden, wenn sich diese im
Lebensmittelkanal 22 abwärts bewegt, nachdem die Einbringblätter 298
in die Kartoffel eingetreten sind. In der Praxis stellt die
relative Vertikalgeschwindigkeitsdifferenz zwischen den
Einbringblättern und der Kartoffel kein Problem dar.
-
Wie es in den Fig. 7 und 8 gezeigt ist, ist die
Eindringblattbaugruppe 250 in einer Position montiert, in der das
Eindringblatt 252 in den Lebensmittelkanal 22 zwischen zwei
Förderketten 24 zur mittleren Dreh- oder z-Achse 206 und
aus diesem heraus gleiten kann. Die Rotationsenergie des
Antriebskettenrades 262 wird mittels Eindringblattmotor
292, Blattmotorantriebskettenrad 296 und
Eindringblattantriebskette 294 vorgesehen.
-
Die Betriebsgeschwindigkeit der Eindringblattbaugruppe 250
muß natürlich mit der Geschwindigkeit der Förderketten 24
zeitlich gesteuert oder synchronisiert sein, so daß jedes
Lebensmittelstück durchdrungen wird, sobald es durch den
Lebensmittelkanal 22 geht. Das kann auf eine Vielzahl von
bekannten Arten vorgenommen werden, einschließlich der
Verwendung einer Art von Motor mit variabler Geschwindigkeit
oder eines Frequenzwandlers. Es wurde jedoch in der Praxis
herausgefunden, daß sich die Kartoffeln den
Lebensmittelkanal 22 der Reihe nach mit einem großen Grad an
Einheitlichkeit abwärts bewegen und daß ein akzeptierbares Eindringen
in jede Kartoffel erreicht werden kann, indem lediglich die
Eindringblattbaugruppe 250 zeitlich gesteuert wird, um mit
einer festen Geschwindigkeit gedreht oder getrieben zu
werden.
-
In einem zweiten Ausführungsbeispiel kann eine
Eindringblattbaugruppe, die nur ein Eindringblatt 252 hat, in einen
Betriebsmodus mit zeitlich gesteuertem Intervall verwendet
werden.
-
Es ist festzuhalten, daß es, um die perfekten
schraubenförmigen Spiralen zu erhalten, wie diese in Fig. 1 und 2
gezeigt sind, notwendig ist, die Position des Scherblattes
210 und die Rotationsgeschwindigkeit der Schneidbaugruppe
200 bezüglich der Position der Eindringschlitze, die durch
das Eindringblatt 252 ausgebildet werden, zu
synchronisieren, so daß das geschnittene Lebensmittelstück, das durch
das Scherblatt 210 geschert wird, direkt und vollständig
die Pfade mit den Eindringschlitzen kreuzt. Wenn dieses der
Fall wäre, würde jedes geschnittene Lebensmittelstück aus
der Kartoffel 14 mit Ausnahme des ersten und des letzten
Stückes genau eine Länge von zwei Spiralen haben. Leider
kann eine solche Synchronisation in der Praxis nicht
erreicht werden; als Ergebnis stimmen die geschnittenen
Lebensmittelstücke, die über das Scherblatt 210 von der
ganzen Kartoffel 14 abgeschnitten werden, mit den Eindring-
schlitzen nicht genau überein, woraus sich schraubenförmige
Spiralstücke ergeben, die noch miteinander verbunden sind,
zwischen denen sich jedoch als Ergebnis des Zusammenwirkens
des Scherblatts 210 mit den Eindringschlitzen Kerben
ausgebildet haben. In der Praxis wurde herausgefunden, daß diese
Kerben Bruchpunkte in den langen schraubenförmigen Spiralen
bilden; als Ergebnis brechen die schraubenförmigen
Spiralen, während diese zu Beginn verbunden sind, meist unter
ihrem eigenen Gewicht, wenn diese durch das Transportloch
fallen; der Rest bricht bei weiterer Verarbeitung, woraus
sich eine Ansammlung von Lebensmittelproduktstücken ergibt,
von denen die überwiegende Mehrheit die gewünschte Länge
hat.
-
Während das vorliegende bevorzugte Ausführungsbeispiel der
Erfindung gezeigt und beschrieben wurde, ist es deutlich
verständlich, daß diese Erfindung nicht darauf beschränkt
ist, sondern zur Umsetzung im Geltungsbereich der
vorliegenden Ansprüche unterschiedlich abgewandelt werden kann.