用于离心式食物切割设备的叶轮和包括该叶轮的离心式食物切割设备

摘要

用于离心式食物切割设备的叶轮，所述叶轮包括底板和至少一组叶片部分，所述至少一组叶片部分安装在所述底板上并且被提供用于将离心力施加至待切割的食品。每一组叶片部分都包括内叶片部分和外叶片部分，所述内叶片部分和外叶片部分限定至少第一切割级和第二切割级，所述内叶片部分和外叶片部分沿叶轮的径向和角方向彼此偏离，从而限定用于处于第二级的食品的安全隔室。

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于离心式食物切割设备的叶轮和装备有这种叶轮的食物 切割设备。

背景技术

离心式食物切割设备包括叶轮，该叶轮可以在切割头内同心旋转，以将离 心力施加给待切割产品。

例如通过美国专利第7,658,133号已知一种离心式食物切割设备。

发明内容

本发明的一个目的是提供一种改进的用于离心式食物切割设备的叶轮。

该目的利用包括第一个权利要求的技术特征的叶轮来实现。

如在本文中使用的，“沿径向方向偏移”意指各个部分位于距离圆心特别是 为叶轮的旋转中心不同距离处。

如在本文中使用的，“沿角方向偏移”意指各个部分位于圆的不同直径线上， 即，位于圆的在圆心处彼此相交且期间具有非零夹角的直径线上，特别是叶轮 的不同直径线上。

如在本文中使用的，“旋转速度”意指物体绕着给定轴线旋转的速度，即， 物体在每一个时间单元完成了多少次旋转。旋转速度的同义词为转数的速度。 旋转速度通常用RPM（每分钟的转数）来表示。

如在本文中使用的，“切割速度”意指切割元件切割通过产品的速度或者是 产品穿过切割元件的速度。切割速度通常用米/秒表示。

如在本文中使用的，“切割元件”用于表示被构造用于从物体切割下一点或 一块或者减小物体尺寸的任何元件，例如小刀、刀片、选通表面、切割边缘、 磨铣元件、粉碎元件、具有多个叶片的切割元件等等，上述均是非限制性的实 例。

本发明提供一种用于离心式食物切割设备的叶轮，所述叶轮包括底板和至 少一组叶片部分，所述至少一组叶片部分安装在所述底板上并且被提供用于将 离心力施加至待切割食品。每一组叶片部分都包括限定至少第一级和第二切割 级的内叶片部分和外叶片部分，所述内叶片部分和所述外叶片部分沿叶轮的径 向和角方向彼此偏离，从而为处于第二级的食品限定安全隔室。通过提供这种 安全隔室，可以避免切割期间在第二级中的食品受到进入切割头的食品的干扰。 已经发现这可以提高切割食品的质量。

根据本发明的实施例，叶轮包括限定至少第一切割级和第二切割级的叶片 或类似元件。在第一切割级期间，食品高于阈值尺寸并在切割时通过内叶片部 分被保持在第一位置。一旦食品被减小到阈值尺寸或更小，食品（通过与切割 头的壁的摩擦力或通过碰撞切割头上的随后的切割元件）朝向第二位置移动， 在第二位置处，食品在被进一步切割的同时由外叶片部分保持。内叶片部分和 外叶片部分沿径向和角方向彼此偏离，从而限定用于处于第二级的食品的安全 隔室。在这种安全隔室中，食品被保护免受随后进入所述切割头的食品的干扰， 使得被保护的食品不会被这种随后的食品撞击。在使用期间，阈值尺寸由内叶 片部分和围绕叶轮的切割头的切割元件之间的距离限定。

仍然根据本发明的实施例，叶轮还可以包括限定至少第一非切割级和第二 切割级的叶片或类似元件。在第一级期间，防止进入切割头的食品与已经处于 第二级的在由叶片部分限定的安全隔室中的食品发生碰撞。在第一级中，食品 通过内叶片部分被保持在第一位置而不被切割。一旦安全隔室被清空，食品（通 过与切割头的壁的摩擦力或通过碰撞切割头上的切割元件）移动至第二位置， 即，朝向第二位置移动，在第二位置处，食品在被切割的同时由外叶片部分保 持。内叶片部分和外叶片部分沿径向和角方向彼此偏离，从而限定用于处于第 二级的食品的安全隔室。在这种安全隔室中，食品被保护免受随后的进入所述 切割头的食品的干扰，使得被保护的食品不会被这种随后的食品撞击。

在根据本发明的实施例中，可以具有分别由内叶片部分、（一个或多个）中 间叶片部分和外叶片部分限定的多于两个的切割级。在这种实施例中，具有不 同的阈值尺寸，阈值尺寸总是（each time）由各个叶片部分和使用期间围绕叶 轮的切割头的切割元件之间的距离限定，并且具有不同的安全隔室，安全隔室 总是由各个叶片部分之间的角和径向偏移限定。

在根据本发明的实施例中，可以具有单组或多组内和外（和中间）叶片部 分。

在根据本发明的实施例中，内和外（和中间）叶片部分可以是分离开的叶 片或可以为同一叶片元件的不同部分，例如弯曲片状金属板的不同部分。内和 外（和中间）叶片部分可以具有不同尺寸。叶片的表面可以是平滑的或有纹理 的（以阻碍与该表面接触的食品的反向旋转）。叶片的表面还可以是平坦的或弯 曲的。

在根据本发明的实施例中，内和外（和中间）叶片部分可以相对于彼此不 同地定向，即，相对于叶轮的径向方向以不同角度定向。例如，外叶片部分可 以相对于叶轮的径向方向以比内叶片部分更大的角度被定向，用于使处于第二 级的食品比处于第一级时被更加朝向切割元件推动。处于第二级的食品已经被 切割成比第一级中的食品更小的尺寸，因此具有更小的重量并经历更少的离心 力。这种叶片部分的定向的区别可以补偿重量的减少，使得切割动作可以更均 匀。

在根据本发明的实施例中，内和外（和中间）叶片部分可以可旋转地安装 在叶轮上，使得它们的方位并因此使得推动力可以适应待切割的食品。

在根据本发明的实施例中，内和外（和中间）叶片部分可以被重新定位地 安装在叶轮上，使得它们在叶轮上的位置和例如同一组的内叶片部分相对于外 叶片部分的位置可以适应待切割的食品。

叶片部分的可旋转安装和/或可重新定位安装可以例如利用将叶片部分可 释放地固定到叶轮的底板上来实现，例如利用螺栓或其它方式。

例如，对于切割马铃薯来说，内和外叶片部分（沿着叶片部分的外缘之间 的叶轮的外围测量）之间的角方向上的偏移的优选范围可以是2.0到10.0cm， 优选地4.0到6.0cm。

例如，对于切割马铃薯，内叶片部分和叶轮外围之间的优选距离范围可以 是2.5到5.0cm。

在根据本发明的实施例中，叶片部分的后侧可以覆盖有弹性材料，用于减 小对进入到切割头并撞击该背面的新食品的损害。

附图说明

将利用以下说明和附图进一步阐明本发明。

图1示出现有技术的离心式切割设备。

图2示出根据本发明的离心式切割设备的实施例。

图3示出图2的设备的切割头组件的细节。

图4示出根据本发明的叶轮的实施例。

图5示出根据本发明的叶轮的另一个实施例。

图6和图7示出根据本发明的叶轮的另一个实施例。

图8和图9示出图2的离心式切割设备的部件细节。

图10-图14示出根据本发明的离心式切割设备的可替代实施例。

图15-图17示出根据本发明的离心式切割设备的操作。

图18示出根据本发明的叶轮的另一个实施例。

具体实施方式

将相对于具体实施例并参照特定附图说明本发明，但是本发明不局限于此， 而是仅仅由权利要求所限定。说明的附图仅仅是示意性的而并非是对本发明的 限制。在附图中，出于说明性目的，一些元件的尺寸可以被放大而并非按比例 尺描绘。尺寸和相对尺寸不必须对应于实施本发明的实际缩影。

此外，在说明书和权利要求书中的术语第一、第二、第三等等用于在相似 元件之间进行区分，而并非需要描述顺序或时间顺序。术语在适当情况下可以 互换，并且本发明的实施例可以以未在此处说明或显示的其它顺序进行操作。

此外，在说明书和权利要求书中的术语顶部、底部、上方、下方等等用于 叙述目的，而并非必须用于描述相对位置。因此，使用的术语在适当情况下可 以互换，并且在此处说明的本发明的实施例可以以未在此处说明或显示的其它 方位进行操作。

此外，虽然被称为“优选的”的各种实施例将被解释为其中可以实现本发 明的示例性方式，但是这些并非是对本发明的保护范围的限制。

在权利要求书中使用的术语“包括”不应该被理解为局限于此后列出的元 件或步骤；这不排除其它元件或步骤。它需要被解释为对所指的规定特征、整 数、步骤或元件的出现的详细说明，但是不排除一个或更多其它特征、整数、 步骤或元件或其组的出现或添加。因此，表述“一种装置包括A和B”的保护 范围不应该被限于仅由部件A和B组成的装置，相反地相对于本发明，仅列举 的装置的部件是A和B，并且权利要求应该被进一步解释为包括这些部件的等 效形式。

图1示出现有技术的离心式食品切割设备，但是要注意的是，它可以装备 有根据本发明的叶轮。在该设备中，切割头为静止的并且仅叶轮旋转。基于切 割头上切割元件的方位，虽然顺时针方向更通用，但是旋转可以是沿顺时针方 向或沿逆时针方向（从顶部观察）。

图2示出根据本发明的离心式食物切割设备。在该设备中，切割头和叶轮 均是可旋转的。旋转方向可以是以不同转速的顺时针方向、以不同转速的逆时 针方向、或彼此相反的方向，只要食品通过离心力朝向周边移动并且在周边的 食品和切割头上的刀朝向彼此移动以进行切割即可。

在图2（还可以参见图9）中所示的切割设备包括承载可旋转切割头200 和叶轮300的基部100，叶轮300适于在切割头内同心旋转。由第一驱动轴301、 传动带302和电动机303构成的第一驱动机构被提供用于驱动叶轮300的旋转。 由第二驱动轴201、传动带202和电动机203构成的第二驱动机构被提供用于 驱动切割头200的旋转。第一驱动轴和第二驱动轴是同心的。驱动切割头200 的第二驱动轴201通过静止的外轴承体103内部的轴承104、105可旋转地安装， 该静止的外轴承体形成基部100的一部分。驱动叶轮的第一驱动轴301利用第 二驱动轴201内部的轴承106、107可旋转地安装。如图所示，这些轴承104-107 是沿相反方向倾斜的圆锥滚子轴承，这种圆锥滚子轴承在承受设备操作期间出 现的力的方面是优选的。可替代地，可以使用角接触轴承，或所属技术领域的 专业人员认为适当的任何其它轴承。

基部100包括臂101，臂101可旋转地安装在杆102上，使得切割头200 和叶轮300可以旋转远离切割位置，以进行清理、维护、替换等等。

图9更详细地示出叶轮300和切割头200。叶轮300可释放地固定到第一 驱动轴301，以用于在切割头200内部旋转。切割头200为圆筒形组件，包括 利用通过切割站的重叠部分的螺栓固定到彼此上并固定到安装环213、214的多 个切割站207，每一个切割站都包括一个切割元件208（图3仅示出一个）。所 述组件可释放地固定到第二驱动轴201。切割站207在切割元件208（图3）和 随后的切割站上的相对部件209（图3）之间具有可调节间隙，即，用于调节被 切断的部分的厚度。切割头200和叶轮300的顶侧打开。在使用时，待切割产 品从打开的顶侧被供应到切割头中，到达叶轮的底板305上，并首先通过离心 力然后通过叶轮的叶片304朝向切割元件208被移动，该离心力通过叶轮300 的旋转被施加到产品上。

在可替代实施例（未示出）中，圆筒还可以由多个圆筒站组成，该多个圆 筒站不全是切割站。例如，典型地与被提供用于进一步切割由切割头切下的切 片的安装在切割头外部处的切块单元相结合，可以仅设置一个切割站。

切割头200装配有切割元件208，以例如制造薯片，切割元件208例如为 对产品进行直线切割的刀片。与可替代方案一样，可以装配波纹状切割元件， 以便制造例如小皱褶切割的薯片或马铃薯细条。

在可替代实施例（未示出）中，每一个切割站都包括较大刀片和相对较大 刀片以一角度（特别是垂直于较大刀片）延伸的若干（一个或多个）较小的所 谓切丝片。在该实施例中，切丝片可以被焊接到较大刀片上，但是它们也可以 被可移除地固定到较大刀片上。具体地，切丝片可以被固定到较大刀片的斜面 并垂直于该斜面延伸，但是它们也可以在所述斜面后面被固定到较大刀片。切 丝片的前切割边缘可以位于较大刀片的前切割边缘略微后面，所有的切丝片的 前切割边缘位于较大刀片的前切割边缘后面相同的距离。可替代地，切丝片也 可以距离较大刀片的前切割边缘不同的距离被定位，例如以交错或交互的结构 被定位。切丝片可以通过在随后的切割站中的槽被稳定，使得在操作期间，应 力可以被消除并且可以更好地保持期望的切割。槽可以延伸一给定距离进行切 割站的后端部，以在改变间隙时适应切丝片的不同位置。利用这种切割头，产 品一次沿两个方向被切割。这可以例如用于将马铃薯切割成薯条或切割生菜。

在另外的可替代方案中，切割站可以与用于制造搓碎的干酪的选通表面一 起使用、或与对所属技术领域的专业人员已知的任何其他切割元件一起使用。

图4示出根据本发明的叶轮350的第一实施例。叶轮350包括永久固定（例 如焊接）到叶轮的底板355上的许多组外叶片352和内叶片351。外叶片352 位于叶轮的周边，而内叶片351沿角方向（距离“A”，沿着叶轮的圆周测量） 并沿径向方向（距离“R”，沿着叶轮的直径线测量）偏离外叶片组。内和外叶 片两者用于将力施加到待切割的食品上，使得基于旋转方向，食品被叶片朝向 切割元件208移动并最终被切割头200上的切割元件208切割，或者切割头200 上的切割元件208朝向食品移动，在这种情况下，食品被切割进食品中的切割 元件压在叶片351、352上。内叶片351在第一级中起作用，只要食品超过给定 阈值尺寸，该给定阈值尺寸由内叶片和切割头上的切割元件之间的距离所限定 （稍微高于距离“R”，例如几个毫米）。一旦食品被减小到该阈值尺寸，则该 食品朝向外叶片352移动，在外叶片处，食品在第二级进行进一步切割。优点 在于：由于内叶片351形成障碍物，进入切割头的高于阈值尺寸的食品不会撞 击已经处于第二级的食品。由于内叶片相对于外叶片偏移，所以内叶片限定了 用于处于第二级的食品的安全隔室353。因此，处于第二级的食品在进行进一 步切割时不会被进入切割头的食品干扰，这提高了切割食品的质量。

图5示出根据本发明的叶轮360的第二实施例。该叶轮与图3中的叶轮相 同，即，具有限定两个切割级的内叶片361和外叶片362，除了内叶片361的 后侧被覆盖有弹性材料363以降低对食品的损害之外，内叶片361的后侧会撞 击进入切割头并开始通过离心力朝向周边行进的食品。

图6和7示出在使用中正在切割马铃薯401、402、403、404的根据本发明 的叶轮300的第三实施例。在该实施例中，第一和第二切割级由弯曲片状金属 板304的内部分311和外部分312限定。实际上，片状金属板304的每个都包 括内叶片部分311、过渡部分313以及外叶片部分312，内叶片部分311的外缘 限定阈值尺寸，在过渡部分313处，直到外围的间隙稍微变宽使得切割产品可 以从第一级瞬间移动到第二级。在这些弯曲片状金属板的后侧处提供有氨基甲 酸乙酯板306，用于消除来自进入切割头的食品上的初始撞击的冲击。示出的 是2"和4"直径的被切割马铃薯，这是用于马铃薯行业的可能范围。片状金属相 对于现有技术叶轮结构提供了成本优势。由于片状金属被弯曲，因此片状金属 非常坚固；其厚度可以例如在2.0-10.0毫米的范围内，优选地在2.0-5.0毫米的 范围内。

如图8中所示，片状金属叶片304可以在外围边缘上设置有半径沟槽315， 为可能意外进入切割头的小石块提供离隙。这些半径沟槽可以与切割头的切割 站207中的相应沟槽215对齐。

在图8中所示的实施例中，氨基甲酸乙酯板已经由仅叶片304的最里面的 边缘的弹性覆盖物307替代。还显示出：片状金属叶片304包括固定部件308、 309，固定部件308309由相同的片状金属毛坯制品弯曲成，并且叶片304可以 利用固定部件308309可释放地固定到叶轮300的底板305。不同组的安装孔可 以被设置在底板305中，使得叶片304可以被安装在不同位置和/或方位。

在图10-图14中所示的切割设备具有许多与图2所示的切割设备共用的特 征。因此，将仅详细地说明其不同之处。

图10-图14所示的切割设备的主要不同之处在于用于驱动叶轮500的驱动 机构和用于驱动切割头600的驱动机构。对于叶轮和切割头，可以使用串联驱 动机构，即，叶轮500直接固定到电动机503的轴，而切割头600直接固定到 电动机603的轴。这具有以下优点：避免了任何中间驱动部件，例如图2的设 备的传动带和同心轴，从而简化结构。切割头600内部的叶轮500的同心旋转 利用装配到切割头600的中心处的锥形孔601中的弹簧装载销501而被稳定化。

在该实施例中，切割头600是切割站607的组件，切割站607被放置在星 轮状支撑部609上。星轮状支撑部609被用于代替整个底板，以便减少重量。 星轮状支撑部可以利用通过销接合在轴上的凹口而连接到电动机603的轴。这 可以是快速释放接合，这种快速释放接合可以通过例如使星轮状支撑部609相 对于电动机的轴转动+5°/-5°而被固定/松开。当然，星轮状支撑部609还可以 用螺栓固定到电动机的轴、或通过所属技术领域的专业人员公知的任何其它装 置可释放地固定。

在该实施例中，基部110包括具有固定顶臂112的竖杆111，叶轮电动机 503安装在该固定顶臂上并且电动机轴指向下。切割头电动机603利用可垂直 移动且可水平旋转的臂113安装在杆111上，并且电动机603的轴指向上。这 样，可以通过随后向下移动臂113（图13）并使臂113沿水平平面旋转（图14） 而使切割头600从叶轮500移除，用于维护、替换等等。

以下将大体上参照图15-图17论述本发明的切割设备的操作。在这些附图 中，切割头200的切割元件208被定向以沿逆时针方向施加切割动作，即，切 割元件沿逆时针方向切过产品，或可替代地，产品沿顺时针方向穿过切割元件。 这是本领域（具有静止的切割头）已使用的操作方式，但是明显地，切割元件 的方位可以转向，以沿顺时针方向施加切割作用。这些附图上的箭头V_CH和V_IMP分别表示切割头的旋转速度和叶轮的旋转速度。

在图15的情况中，叶轮300和切割头200沿相同的方向旋转，即，都沿顺 时针方向旋转。它们以不同的旋转速度旋转，即，切割头相对于叶轮不是静止 的。叶轮300的第一旋转速度V_IMP大于切割头200的第二旋转速度V_CH，使得 叶轮的叶片304使产品朝向切割元件208移动。叶轮300的第一旋转速度设定 了施加于产品上的离心力，即，产品利用该离心力压靠切割站207的内部。旋 转速度的差值设定了切割速度，切割元件208以该切割速度切过产品，该产品 借助叶轮的叶片304被推向切割元件208。

在图16的情况中，叶轮300和切割头200沿相反的方向旋转，即，叶轮 300顺时针地旋转而切割头200逆时针地旋转。在该情况中，第一和第二转速 V_IMP和V_CH的绝对值可以相同或不同。叶轮300的第一旋转速度V_IMP设定了离 心力。由于叶轮300和切割头200的方向相反，所以切割速度与转动速度V_CH和V_IMP的绝对值的和相关。

在图20的情况中，叶轮300和切割头200沿相同的方向旋转，即，两者均 沿逆时针方向旋转，并且叶轮300相对于切割头200具有较小旋转速度。叶轮 300的第一旋转速度V_IMP设定了离心力。由于第一旋转速度V_IMP小于第二旋转 速度V_CH，切割元件208朝向叶片304移动，因此朝向待切割的产品移动。切 割速度由第一旋转速度和第二旋转速度之间的差值确定。

图18示出根据本发明的叶轮的另一个实施例。该叶轮具有内锥体，该内锥 体用于在产品下落到切割头的顶部开口中并落到锥体上时向外推动产品，这在 使用较大直径（例如大于14”直径）的切割头时是有利的。锥体的形状不需要 具有半径，也可以是任何不竖直的形状。该锥体还可以在顶部具有空腔，使得 可以从顶部供应水，并且在切割同时，供应的水将从与产品位置相关的非常特 定的位置中的通孔释放。锥体对于例如大于现今使用的14"直径的较大直径提 供明显的优点，因为叶轮以较慢的叶轮旋转速度旋转时叶轮的中间变成死区， 并且如果期望外围处具有相同的G力（例如10.5G），则相对于较小直径的叶轮， 较大直径的叶轮可以减少叶轮旋转速度。