[发明专利]孔通路元件内置式压榨辘及其制造方法和用途

说明书

本发明有关用于辗压含流体物质及榨取内部所含流体之压榨辘及其制造方法和用途。尤其有关压榨甘蔗之孔通路元件内置式压榨辘及其制造方法和用途。

制糖是历史最老的工业之一，而使甘蔗于相对转动辊辘间受压以榨出蔗汁的甘蔗压榨程序则为制糖过程中最重要的步骤之一。在由John Wiley & Sons(1984)出版，James C.P.Chen所著第11版的CaneSugar Handbook一书中对制糖技术有简明的描述，兹参考该书内容以为引用。照该Cane Sugar Handbook所载，最常见的压榨机单元通常包含三只成三角组合的圆筒状压榨辘，但亦有使用二只至五只或甚至更多的辊辘者；整套的压榨设备一般则由三至七套此种压榨机单元组成。

每一压榨辘通常包含一只圆筒状辘体，以热压配合方式紧密套接于一只中心轴体上。一般而言，大部分辘体均于外缘表面开设有V形环向沟槽以增加每一单位长度的辗压面积。沟槽的尺寸通常由第一重压榨机的辊辘递减至最后一重压榨机的辊辘，其沟距可自每英寸四至六沟到每沟距一英寸或更长。传统的三辘式压榨单元包含一只「顶辊辘」(或「顶辘」)及二只「底辊辘」(或「底辘」)以三角方式排列组成；二只底辊辘包含一只在前端的「进蔗辘」或「甘蔗辘」以饲入经撕裂的甘蔗，及一只在后端的「出蔗辘」或「蔗渣辘」，以送出被压榨过的蔗渣。

在压榨过程中，经前处理过的甘蔗首先被饲入顶辘及进蔗辘间的开口中，随后，蔗渣连同部分榨汁再从顶辘及进蔗辘间的入口沿著置于顶辘下方、进蔗辘及出蔗辘间的一块弯板，通常称为转蔗板者，被引导至顶辘及出蔗辘间的出口；榨汁则被收集于底辘下的集汁容器内。

由于酸性糖汁的不断侵蚀和每日在高压下压榨巨量甘蔗所导致的严重磨耗，辘体表面难免会在甘蔗收成季节进行中受到越发明显的折损。在一糖季中外部尺寸耗减超过一英寸者绝非罕见。

压榨机的性能通常可由三个指标衡量：(1)压榨容量(2)糖汁榨取率和(3)蔗渣湿度；除了蔗渣湿度外其余均系越高越好。不幸的是，榨汁排出不畅久已为操作传统辊辘的固有困难之一，这个问题是一个于蔗渣上浇水或稀汁以增加榨出量称为「浸渍法」的习用制程所结合产生的。排汁不良能导致压榨机入口处有榨汁泛滥，有时溢越顶辘顶端；又可导致喂蔗困难而严重减少压榨设备的压榨容量。排汁不良更会恶化蔗汁被蔗渣再吸收的问题，这是一个发生于顶辘附近的榨汁须渗透甘蔗层往下流入集汁容器内和在压榨点的榨汁被从该处送出而膨胀中的蔗渣带走时的现象。所有这些问题对压榨机的性能皆有不良的影响。

某些排汁问题已因使用被称做麦氏沟槽者而改善，麦氏沟槽在本质上系底辘、尤其是进蔗辘上V形沟槽底部沿径向的延伸。麦氏沟槽的功用在于提供榨汁更多往下的排汁出路，因而对顶辘仅有微小帮助甚或全无效益。

为了进一步改进压榨机的排汁效率，一连串的孔式辊辘先后问世。美国专利3,969,802号(下称“’802”专利)公开了一个以钢材为辘体并有多只外缘沟槽的带径向孔通路的顶辘。在辘体内部设有多只沿轴向延伸之排汁道，用多只汁通路与外缘表面相通，该汁通路的形成是先在辘体表面加工出多只有内螺牙之通孔，继而旋入多只有外螺牙及圆形径向通孔的塞子或嵌入体，作为径向孔通路元件。由于连续的辊辘转动和酸性糖汁的侵蚀，该嵌入体或塞子将因螺牙的接合越形松动而终于脱落于辘体外，引致严重的运作困难及设备损坏。

美国专利4,391,026号(下称“’026专利”)是对’802专利的改良。该专利公开了一支压榨辘，它相同地包含了一个辘体、多只外缘沟槽、及多只在辘体内部沿轴向延伸贯穿辘体的排汁通道。为形成连通沟槽及排汁通道间的小孔，得先于沟槽径向底部的辘体上开设多只径向凹孔，于其内配置多只内含沿径向延伸小通孔之嵌入体，作为径向孔通路元件，再以电焊固定该嵌入体于凹孔内。由于酸性糖汁的侵蚀及辊辘表面严重的磨耗，电焊层常被耗蚀而引发同样的嵌入体脱落问题及相关的维修困扰。

美国专利4,561,156号(下称“’156专利”)公开了一支含有多只辘壳外块体的辊辘，各外块体的外向面设有多只外缘沟槽和脊纹而于内向面设有一长形键以与安装套相配。外块体内并设有集汁孔以连通外缘面及由外块体与安装套之间所形成之通道。’156专利的压榨辘所使用的嵌入体与上述其他嵌入体并不相同，其整块辘壳外块体均系从外置入安装套而以螺塞或其他有螺纹物固定，是以整块外块体都可能从辘体脱落而导致更严重的问题。