CN104202997A - 用于将颗粒状填充材料混入消费者冰块的装置和方法 - Google Patents

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Abstract

公开了一种用于将颗粒状填充材料混入消费者冰块的装置；所述装置包括：具有用于消费者冰块的至少一个供给口的壳体、用于将材料填充到壳体内部的内腔的至少一个入口、出口开口、和利用旋转将消费者冰块与填充材料混合的具有一个或多个转子叶片的转子圆筒；其中转子叶片通过挤压在内腔表面上而在内腔中形成一些室，并且其中采用后轴承和前轴承形式的轴承分别从内腔的两个相反侧支撑转子圆筒。此外，公开了一种在这种装置中使用的转子叶片、和使用这种装置的方法。

Description

用于将颗粒状填充材料混入消费者冰块的装置和方法
技术领域
本发明涉及一种在压力作用下将诸如牛轧糖或水果块之类的颗粒状填充材料混入消费者冰块的装置和方法。
背景技术
理想的是这种混入是以“在线”的方式进行，即其中将填充材料添加入在压力下输送的已吹出空气的冰块流(例如来自通流式冰柜或冷却器)中，当然应当以或多或少均匀的方式使填充材料分布在冰块中。
为了完成此项任务，可使用叶片泵型的装置单元，即其中泵壳体具有圆筒状的内腔以及偏心定位且轴承支撑的转子圆筒，该转子圆筒具有可在其的纵向方向上可自由位移的一些径向延伸的薄叶片。
形成内腔的泵壳体的内侧具有弯曲的几何形状，形成该几何形状使得薄叶片的两端将沿着内腔表面并且在偏心定位的转子圆筒旋转期间形成相当紧密的密封。由此形成内腔的截面形状，该截面形状第一眼看上去是圆形的但实际上不是严格意义上的圆。这是在本文件全文中使用词语“圆筒状内腔”的原因。
在泵壳体的出口开口附近，转子圆筒自身或多或少地有效地紧靠泵壳体的内侧，以便在这里将把转子叶片完全挤压入转子中，同时在该内侧的相对侧，转子叶片将被向外推出到最大程度以便在壳体的入口侧附近连续地紧靠泵壳体的内侧。在转子的旋转期间，在维持对内侧的密封期间，转子叶片将由于它们与泵壳体内侧的相互作用而被向前和向后推动。
在使用这种单元的情况下，通过在这种单元即将向下旋转以便在单元的输入侧接纳冰块之前使填充材料流到空的上室中，可以从上方提供填充材料。当利用转子的旋转打开此连接时，流入的冰块将向上旋动并与填充颗粒混合，然后最后面的转子叶片立即在旋转方向上闭合以便进一步流入被或多或少填充的室，然后将混合物向上输送至泵的出口侧。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于在压力作用下将颗粒状填充材料混入消费者冰块的装置和方法，该装置和方法与本领域中已知的方案相比可延长磨损部件的使用寿命和提高磨损部件的机械稳定性。
本发明涉及一种用于将诸如牛轧糖或水果块之类的颗粒状填充材料混入消费者冰块的装置；所述装置包括：具有用于消费者冰块的至少一个供给口的壳体、用于将材料填充到在壳体内部的内腔的至少一个入口、出口开口、和利用旋转将消费者冰块与填充材料混合的具有一个或多个转子叶片的转子圆筒；其中转子叶片通过将其挤压在内腔表面上而在内腔中形成一些室，并且其中采用后轴承和前轴承形式的轴承分别从内腔的两个相反侧支撑转子圆筒。
具有前轴承及后轴承的这种构造与本领域中已知的类似装置相比，能够显著提高装置运行期间转子圆筒的稳定性。
在本发明的一个实施方式中，前轴承的至少一部分突出进入转子圆筒以及进入在每个转子叶片中的缺口。
通过使前轴承突出进入转子圆筒和在转子叶片中的缺口，可以增加转子叶片的宽度以便覆盖前轴承的至少一部分，由此增加表面积并且减小转子叶片的磨损。
在本发明的一个实施方式中，转子的中心相对于内腔的中心发生偏移。
在本发明的另一个实施方式中，转子的中心在水平方向上相对于至少一个入口发生偏移。
在本发明的一个实施方式中，转子叶片是由相互偏离90度的两个板或者相互偏离60度的三个板所组成。
这些都是形成用于特定目的的装置的经充分证明的且可靠的方法。
本发明的一个方面涉及一种在将颗粒填充材料混入消费者冰块中的装置的转子圆筒中所使用的转子叶片，所述转子叶片包括在转子叶片前侧边缘中的至少一个前轴承缺口，该缺口适合于容纳装置的突出进入转子圆筒的前轴承的至少一部分，同时在装置操作期间允许转子叶片在其纵向方向上前后滑动。
在本发明的一个实施方式中，转子叶片还包括至少一个前侧缺口和/或至少一个后侧缺口，这些缺口的长度大致相当于在装置运行期间转子叶片在纵向方向上的动程。
这种缺口的使用允许一组转子叶片相互作用并且在装置运行期间允许彼此在其纵向方向上前后移动。
在本发明的一个实施方式中，在与缺口的纵向位置相同的纵向位置处连接件的宽度小于转子叶片的全部宽度的三分之一。
这产生至少用于在不被前轴承缺口“占用的”转子叶片宽度内的两个或通常三个的转子叶片的连接件的空间。
在本发明的一个实施方式中，转子叶片还包括一个或多个贯穿的开口，这些贯穿的开口是用于形成穿过转子叶片的一个或多个开口。
这种开口允许被包封在两个转子叶片之间的空气移动经过转子叶片。这样，可以避免在离开装置的冰块中形成气穴。
在本发明的一个实施方式中，一个或多个贯穿的开口是在转子叶片中的凹槽或孔。
这些是制作穿过转子叶片的开口的简单可靠方法。
在本发明的一个实施方式中，将一个或多个贯穿的开口布置在缺口的横向边缘(29)处或其附近、或者布置在转子叶片的最外面的横向边缘处或其附近。
开口的这些布置对于在这种意图使用转子叶片的装置的某些实施方式中使用是有利的。
在本发明的一个实施方式中，使转子叶片的端面成为圆形，使得各端面的形状对应于圆柱形表面的一部分。
使端面成为圆形导致当其抵靠在将颗粒填充材料混入消费者冰块的装置的内腔内侧上滑动时形成端面的较大“有效”面积，由此减小转子叶片的磨损。
在本发明的一个实施方式中，在平行于转子圆筒的旋转轴的方向上，转子叶片的宽度(对应于其最外面的横向边缘的长度)超过拟使用该叶片的装置的用于填充材料的入口的宽度达大于22％、优选大于30％、最优选大于40％。
通过使转子叶片的宽度超过入口的宽度达根据规定范围的百分率，冰块作用于转子叶片的向上压力导致比本领域中已知的类似装置的转子叶片磨损显著减小的转子叶片磨损。
本发明的一个方面涉及一种利用如上所述装置将诸如牛轧糖或水果块之类的颗粒状填充材料混入消费者冰块的方法。
附图说明
下面将参照附图更详细地说明本发明的几个示例性实施方式，其中：
图1示出了根据本发明一个实施方式的、用于将颗粒状填充材料混入消费者冰块的装置的透视图。
图2示意性地示出了本领域中已知的类似装置的功能。
图3示意性地示出了本领域中已知的类似装置的被组装在转子中的一组转子叶片的运动。
图4示出了经过图1中所示装置的中部的纵向剖视图。
图5示出了经过图1中所示装置的转子的中心的横向剖视图。
图6a示出了根据本发明的装置的第一转子叶片的第一实施方式的轮廓。
图6b示出了根据本发明的装置的第二转子叶片的第一实施方式的轮廓。
图6c示出了根据本发明的装置的第三转子叶片的第一实施方式的轮廓。
图7示出了图6a-图6c中所示三个转子叶片的机械相互作用。
图8a示出了根据本发明的装置的第一转子叶片的第二实施方式的轮廓。
图8b示出了根据本发明的装置的第二转子叶片的第二实施方式的轮廓。
图8c示出了根据本发明的装置的第三转子叶片的第二实施方式的轮廓。
图9a示出了根据本发明的装置的第一转子叶片的第三实施方式的轮廓。
图9b示出了根据本发明的装置的第一转子叶片的第四实施方式的轮廓。以及
图10示出了根据本发明一个实施方式的转子叶片的端面的圆角。
具体实施方式
图l中所示的用于将诸如牛轧糖或水果块之类的颗粒填充材料19混入消费者冰块18的装置1是由具有圆筒状内腔3的定子壳体2所组成，在定子壳体2中设置偏心定位且由轴承支撑的转子圆筒4，该转子圆筒4具有三个径向贯穿的转子叶片5-7。以众所周知的方式将这些叶片5-7设置在它们的纵向方向上，使得在转子4的旋转期间这些叶片将或多或少有效地密封在限定圆筒状内腔3的弯曲表面上，由此在相继的转子叶片5-7之间形成室8-13。如图1中所示，在定子壳体2的右手侧设置用于冰块18的供给口14。在定子壳体2的顶部是用于从上方导入与空气混合的松散填充材料19的入口开口16，并且在定子壳体2的左手侧设置用于与填充材料20混合的冰块的出口开口15。
在图1中，为了清晰可见，已将前盖34和前轴承座35去除。可以看到三个转子叶片5-7中的缺口31形成用于一部分前轴承座35的空间，该前轴承座35将被插入转子圆筒4以便从装置1的前侧支撑转子圆筒4。
在图2中，将在转子叶片5-7之间的所述室标示为8-13，装置1中的操作周期可以简单地描述如下：
在室8向前旋转经过入口开口16期间，该室将或多或少地被填充材料19填充。室9和室10两者是处在通过用于冰块的供给开口14的过程中，即它们都接纳所流入的冰块18。同时地，室10处在向出口开口15开放的过程中，室11中的大部分内容物已被排空到出口开口15。
室9中的填充材料19将被流入的冰块18略微向上推动，并且将仅小程度地混入此冰块18中。当使此室朝向室10的位置向下旋转时，在旋转方向上的最后面的薄叶片5将填充材料19向下推入冰块18，并且在合适的尺寸和操作状态下可以以必需的均匀性将填充材料19混入冰块18中。
图3示意性地示出了被组装在此类型装置1的转子圆筒4中的一组转子叶片5-7的运动。图中显示在转子圆筒4的旋转期间转子叶片5-7如何单独地在其纵向方向上滑动。
该附图示出了在转子叶片5-7之间形成有六个室8-13，这些转子叶片相互间形成相当于60度的角度。在替代的实施方式中，三个转子叶片5-7可以由纵向轴线被布置成相互垂直的仅两个转子叶片所代替。
图4示出了经过图1中所示装置1的中部的纵向剖视图，并且显示了装置1的各元件的实际位置和相互关系，这些元件通过相互作用而执行如上面结合图2所描述的操作。
图5示出了经过图1中所示装置的转子中心的横向剖视图。在该视图中，可看出圆柱形后轴承表面32和圆柱形前轴承表面33如何分别从背侧和前侧支撑转子圆筒4。这不同于本领域中已知的类似装置1，其中仅由相当于本发明后轴承表面32的单个圆柱形轴承表面来支撑转子圆筒4。因此，在图示的实施方式中，后轴承和前轴承不包括任何球轴承等。相反，每个轴承是由相互抵靠而滑动的圆柱形表面32、33所组成。可在这些表面32、33中的一个或两个表面中形成润滑通道。
后轴承表面32实际上位于转子叶片5-7的后面，其构造类似于本领域中已知的方案。
另一方面，前轴承表面33包括前轴承座35，该前轴承座35突出进入转子圆筒4并突出进入亦在图1中示出的每个转子叶片5-7的缺口31中。前盖34将前轴承座35固定在合适位置。前盖34和前轴承座35构造成使得可在不旋松前盖的情况下将由一个或多个导销(未图示)所引导的前轴承座35从转子圆筒4中拉出几毫米，因此允许在所谓“现场清洗”步骤期间清洗液进入转子圆筒组件4-7以便清洗所有的其表面。可利用气动致动(例如通过施加真空)来实现该前轴承座35的运动。
通常，对于相似尺寸的用于消费者冰块18的供给口14、用于填充材料19的出口开口15和入口16，定子壳体2制作得比本领域中已知类似装置的定子壳体深。通过增加定子壳体2的深度可获得至少两个优点。
首先，形成用于前轴承座35的空间，同时将转子叶片5-7的连接件28的宽度(见图6a-图6c)保持在足以确保转子叶片5-7的稳定性和耐久性的水平。相对于本领域中已知的方案，前轴承的引入显著提高操作期间转子圆筒4的稳定性，在已知方案中转子圆筒4仅被在转子圆筒4的后表面处的轴承支撑并且前板紧靠转子圆筒4的前表面。
其次，定子壳体2的增大的深度允许使用较宽的转子叶片5-7，前提是它们具备用于前轴承座35的突出的缺口31，正如本发明中的情况。由于用于填充材料19的入口16的尺寸与在用于消费者冰块18的供给开口14和出口开口15之间的通道的尺寸是相似的，因而导致转子叶片5-7的肩部的面积增加。在本上下文中，词语“肩部”应理解成是当叶片5-7通过用于填充材料19的入口16和在用于消费者冰块18的供给开口14与出口开口15之间的通道时，转子叶片5-7的最外面的横向边缘30(见图6a-图6c)与限定圆筒状内腔3的弯曲表面所接触的部分。特别是当通过用于填充材料19的入口16时，这些肩部的增大面积导致转子叶片5-7的磨损减少，因为由于冰块18作用于转子叶片5-7另一端的向上压力(通常为6-10巴)所造成的转子叶片5-7挤压作用于限定圆筒状内腔3的弯曲表面上的力是相当大的。
图6a-图6c分别示出了根据本发明一个实施方式的三个转子叶片5-7的轮廓。转子叶片5-7具备矩形的缺口26、27，从而允许三个转子叶片5-7相互结合并且在转子圆筒4的内部彼此相对运动。缺口26、27的面朝内的横向表面29限制单独的转子叶片5-7的这些运动。
图6a中的转子叶片5具有前侧缺口26，图6c中的转子叶片7具有后侧缺口27，而图6b中的转子叶片6具有后侧缺口26和前侧缺口27。由于缺口26、27，分别在每个转子叶片5-7的两个端部之间形成连接件28，转子叶片5-7的端部交替地在装置1操作期间从旋转的转子圆筒4中突出。
除了这些允许运动和限制运动的缺口26、27以外，每个转子叶片5-7在前侧上具有较宽的缺口31，形成用于前轴承座35突出进入转子圆筒4和这些缺口31以便从前侧支撑转子圆筒4的空间。
图7示出了图6a-图6c中所示三个转子叶片5-7的机械相互作用。可看到转子叶片5-7的设计如何允许它们配合在一起几乎像拼图游戏的块并且在同时使它们能够沿它们各自的纵向轴线移动一定距离。此附图还示出如何由如此设计的三个缺口31形成用于前轴承座35(此图中未示出)的空间。
在一些情况下，特别是如果制造公差不是充分地准确，则由于空气不可避免地与填充材料19一道经过入口16流入相关的入口室8-13，因而出现问题。室8-13中的包封的空气的内容物会被挤压入冰块18，从而在经过出口开口15流出的材料流中形成不受控制的气穴。这对于后续的(例如结合随后的向冷冻模具的加料或者挤出以便形成具有固定长度和预计的固定重量或“丰满度”的冰的)过程而言是极为不利的。
冰块18进入室8-13导致室中空气内容物的压力增加，这会造成必须从室中例如经过定子壳体的带细网的壁部抽出空气。然而，由于各种原因，这并不是特别有吸引力的方案。
可以考虑填充材料在真空下的加料，但此类型的方案通常在设备费用和运行费用方面都将过于昂贵，尤其是因为在单元中的严格密封方面没有要求。
在本发明的一些实施方式中，通过将转子叶片5-7布置成受控的通气阀，例如通过将这些板5-7构造成具有从转子叶片5-7的前侧26和后侧27缺口的横向边缘29向外延伸的凹槽17，而获得更有吸引力的方案，如图8a-图8b中所示。
在它们的最远位移的位置，例如如图2中所示在室8和室9之间，转子叶片5-7将从转子圆筒4中突出远到使得一部分的凹槽17(用图2中转子叶片5-7的非阴影部分表示)将以位于转子圆筒4的表面外侧的孔的形式而出现。这意味着可以将来自室9的上述剩余空气不受阻碍地向上挤压经过这些孔17到达在用于填充材料19的入口开口16处的上面的、已被空气填充的空间8。因此，仅有可接受的最少空气被进一步输送至室10并由此输送至离开的产品20。在随后的旋转过程期间将有效地关闭相关的孔17，使得在旋转的其它相中它们不造成其它可能的不希望的影响。
图9a示出了根据本发明的转子叶片5的另一个实施方式，其中两组凹槽21从转子叶片5的外横向表面30中延伸出。这些凹槽21仅仅通过在相邻的室8-13之间形成穿过转子叶片5-7的开口而实现它们的目的。
在又一个类似的实施方式中，如图9b中所示，这些开口可以构造成穿过转子叶片5-7的孔22。在此附图中，显示转子叶片5是来自前侧和后侧，并且将两组的三个通孔22设置在转子叶片5的最外面的横向边缘30的附近。如图中所示，可将通孔22制成圆锥形，从而避免任何冰块18或颗粒填充材料19被卡在孔22内。
除了如上所述通过使用较宽的转子叶片5-7来增加转子叶片5-7的肩部面积以外，也可通过适当地形成转子叶片5-7的端面来增加用于从冰块18中获得压力的有效面积。
图10示出了转子叶片5的一个实施方式，其中通过以半径R1的圆弧形式形成转子叶片5的端面而实现此效果，将其圆弧的中心点设置在转子叶片5的内部紧靠叶片5的前表面的后面。
最佳半径R1取决于圆筒状内腔3和转子叶片5的尺寸，但在5mm和20mm、优选在10mm和15mm之间的值经常将最大程度地减小转子叶片5的磨损。
在转子叶片5的端面与前表面之间的边缘，正如在转子叶片5的旋转运动中所见，是由另一个圆弧所形成。在这种情况下，将半径R2选择成相当小，例如约1mm，以便获得转子叶片5对限定圆筒状内腔3的弯曲表面的刮擦效果。
在转子叶片5的端面与后表面之间的其它边缘，正如在转子叶片5的旋转运动中所见，是较不重要的并且可由例如2mm的圆弧而形成。
附图标记的列表
1.用于将颗粒状填充材料混入的装置
2.定子壳体
3.定子壳体中的圆筒状内腔
4.以偏心方式容纳的转子圆筒
5.转子的第一转子叶片
6.转子的随后转子叶片
7.转子的最后转子叶片
8.在旋转方向上在相继的转子叶片之间的第一室(主要是入口室)
9.在相继的转子叶片之间的室
10.在相继的转子叶片之间的室(主要是混合室)
11.在相继的转子叶片之间的室
12.在相继的转子叶片之间的室
13.在相继的转子叶片之间的室
14.用于消费者冰块的供给口
15.出口开口
16.用于填充材料的入口
17.凹槽
18.冰块
19.填充材料
20.具有混入的填充材料的冰块
21.上凹槽
22.贯通孔
23.用于第一转子叶片的转子中的通道
24.用于随后转子叶片的转子中的通道
25.用于最后转子叶片的转子中的通道
26.转子叶片中的前侧缺口
27.转子叶片中的后侧缺口
28.转子叶片中的连接件
29.缺口的横向边缘
30.转子叶片的最外面的横向边缘
31.前轴承座的缺口
32.后轴承表面
33.前轴承表面
34.前盖
35.前轴承座
36.转子圆筒的传动轴
R1.形成转子叶片端面的圆弧的半径
R2.形成在转子叶片的端面与前表面之间的边缘的圆弧的半径
R3.形成在转子叶片的端面与后表面之间的边缘的圆弧的半径。

Claims (14)

1.一种用于将诸如牛轧糖或水果块之类的颗粒状填充材料(19)混入消费者冰块(18)的装置(1)，所述装置包括壳体(2)，所述壳体(2)具有：
用于消费者冰块的至少一个供给开口(14)，
至少一个入口(16)，其用于使所述填充材料进入在所述壳体内部的内腔，
出口开口(15)，和
具有一个或多个转子叶片(5-7)的转子圆筒(4)，其通过旋转将所述消费者冰块与填充材料混合；
其中所述转子叶片通过挤压在所述内腔表面上而在所述内腔中形成一些室(8-13)，并且
其中采用后轴承(32)和前轴承(33)形式的轴承分别从所述内腔的两个相反侧支撑所述转子圆筒。
2.根据权利要求1所述的装置，其中所述前轴承的至少一部分突出进入所述转子圆筒并且突出进入在每个所述转子叶片中的缺口(31)。
3.根据权利要求1或2所述的装置，其中所述转子的中心相对于所述内腔的中心偏移。
4.根据权利要求3所述的装置，其中所述转子的中心在水平方向上相对于所述至少一个入口(16)偏移。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的装置，其中所述转子叶片是由相互偏离90度的两个板或者相互偏离60度的三个板所组成。
6.一种在将颗粒状填充材料(19)混入消费者冰块(18)的装置(1)的转子圆筒(4)中所使用的转子叶片(5-7)，所述转子叶片包括在所述转子叶片的前侧边缘中的至少一个前轴承缺口(31)，所述缺口(31)适合于容纳所述装置的突出进入所述转子圆筒的前轴承的至少一部分，同时在所述装置的操作期间允许所述转子叶片在其纵向方向上前后滑动。
7.根据权利要求6所述的转子叶片，还包括至少一个前侧缺口(26)和/或至少一个后侧缺口(27)，所述缺口的长度大致相当于在所述装置运行期间所述转子叶片在纵向方向上的动程。
8.根据权利要求7所述的转子叶片，其中在与所述缺口的纵向位置相同的纵向位置处所述连接件(28)的宽度小于所述转子叶片的整个宽度的三分之一。
9.根据权利要求7或8所述的转子叶片，还包括一个或多个贯穿的开口(17、21、22)，所述贯穿的开口(17、21、22)用于形成穿过所述转子叶片的一个或多个开口。
10.根据权利要求9所述的装置，其中所述一个或多个贯穿的开口是在所述转子叶片中的凹槽(17、21)或孔(22)。
11.根据权利要求9或10所述的转子叶片，其中将所述一个或多个贯穿的开口设置在所述缺口(26、27)的横向边缘(29)处或其附近，或者设置在所述转子叶片的最外面的横向边缘(30)处或其附近。
12.根据权利要求6-11中任一项所述的转子叶片，其中使所述转子叶片的端面成为圆形，使得各端面的形状对应于圆柱形表面的一部分。
13.根据权利要求6-12中任一项所述的转子叶片，其中在平行于所述转子圆筒的旋转轴的方向上，对应于所述转子叶片的最外面的横向边缘长度的所述转子叶片的宽度超过拟使用所述叶片的装置的用于填充材料的入口的宽度达大于22％、优选大于30％、最优选大于40％。
14.一种利用根据权利要求1-5中任一项所述的装置(1)将诸如牛轧糖或水果块之类的颗粒状填充材料(19)混入消费者冰块(18)的方法。
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