CN104667806B - 磁悬浮式搅拌方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开的磁悬浮式搅拌方法及装置包括电机、料箱（13）、搅拌轴（7）和搅拌叶片（8），所述的搅拌轴悬浮在料箱内，其左端连接有内永磁铁（20）、右端连接有双向不锈钢轴套（10），所述的内永磁铁与连接在电机输出轴上的左外永磁铁磁吸合连接，所述的双向不锈钢轴套与设置在料箱外侧的多极性磁铁（21）磁吸合连接。本发明解决了现有食品搅拌装置机械连接传动存在的安全性差、易污染、耗能高、使用不便的问题，通过设置永磁铁使搅拌轴悬浮在料箱内运行，实现无机械连接的传动方式，达到使用安全卫生、无污染、无磨损、操作方便快捷，节能降耗、降低生产成本、延长使用寿命的目的。广泛适用于食品，尤其是冷食品的搅拌。

Description

磁悬浮式搅拌方法及装置

技术领域

本发明属于搅拌装置技术领域，主要涉及的是一种磁悬浮式搅拌方法及装置。广泛适用于食品，尤其是冷食品的搅拌。

背景技术

目前，公知的冷食品生产设备大多选用自动花色雪糕生产线进行生产（如生产雪糕、奶糕、冰棒等）。自动花色雪糕生产线的核心设备是灌装机（也称注浆机、注料小车）。而灌装机又分为两种：一种灌注稀料，如水冰料、奶料、微膨化料；另一种灌注稠料，如膨化料、混合浆料、膨化料与冰片、冰粒、水果粒混合、果浆与干果、葡萄干等混合型颗粒浆料。为防止在灌注稠料过程中料箱内的混合浆料因沉淀而导致混合不均匀，在灌注稠料的灌装机内均设置有连续搅拌装置，来保障灌注质量。

如图1所示：现有料箱内带搅拌机构的灌装机是在料箱1内安装搅拌轴2，并在搅拌轴2上焊接连接有搅拌叶片3，料箱1的长度一般在750-1300mm、宽度为270mm左右、高度在400mm左右，料箱1的底部为圆弧形，其上设有出料孔6。搅拌轴2的一端（左端）通过内键槽与三相交流齿轮箱电机4的输出轴连接，三相交流齿轮箱电机4设置在料箱1外侧；搅拌轴2的另一端（右端）与固定在料箱1内的轴座套5动配合连接。这种构造的搅拌装置存在以下问题：

1、安全问题。使用的电源为三相380伏，在潮湿的环境下工作，易出现漏电等安全隐患。且三相交流齿轮箱电机与搅拌轴的连接为硬连接，由于三相交流齿轮箱电机具有较大的过载功力，而在添加原料过程中，又是在搅拌机构旋转的情况下操作的，因此，存在很大的安全隐患。

2、卫生问题。三相交流齿轮箱电机的输出轴是通过料箱壁上的孔进入料箱内与搅拌轴端连接的，在旋转过程中，一旦密封圈磨损，齿轮箱内的油污就有可能渗入料箱内，污染浆料等原料，造成食品卫生超标。

3、使用不便问题。生产中，按照卫生标准要求，每班（八小时左右）就需要对包括料箱、搅拌装置等进行清洗、消毒、杀菌。由于搅拌装置在料箱不宜取出，清洗中容易造成卫生死角而致细菌指标超标，影响食品卫生安全。因搅拌装置的传动方式的结构为机械连接，造成拆卸、安装难度大，且拆卸、安装过程中还会对料箱、搅拌装置等造成污染，使细菌指标超标，影响产品质量。另外，频繁的拆卸、安装一则增大劳动强度，二则会影响设备的精度。

4、耗能高问题。三相交流齿轮箱电机功率一般在0.5kw-2kw，而搅拌负载只需0.1kw，过载能力强，存在安全隐患，效率低、耗能高。

发明内容

本发明的目的由此产生，提出一种磁悬浮式搅拌方法及装置，解决了现有食品搅拌装置机械连接传动存在的安全性差、易污染、耗能高、使用不便的问题，通过设置永磁铁使搅拌轴悬浮在料箱内运行，实现无机械连接的传动方式，达到使用安全卫生、无污染、无磨损、操作方便快捷，节能降耗、降低生产成本、延长使用寿命的目的。

本发明实现上述目的采取的技术方案是：一种磁悬浮式搅拌方法包括电动机、料箱、搅拌轴及固定在搅拌轴上的搅拌叶片，所述的搅拌轴悬浮在料箱内，其与所述的电动机为无机械连接传动方式。

本发明所述的搅拌轴水平悬浮在料箱内。

本发明实现上述方法采取的技术方案是：一种磁悬浮式搅拌装置包括电机、料箱、搅拌轴和搅拌叶片，所述的搅拌轴悬浮在料箱内，其左端连接有内永磁铁、右端连接有双向不锈钢轴套，所述的内永磁铁与连接在电机输出轴上的左外永磁铁磁吸合连接，所述的双向不锈钢轴套与设置在料箱外侧的多极性磁铁磁吸合连接。

本发明所述的内永磁铁通过左内磁性固定器与搅拌轴固定连接。

本发明所述的左外永磁铁通过左外磁性固定器与电机输出轴固定连接。

本发明在所述的搅拌轴的端部设置有内耐磨头，该内耐磨头为球形形状，与料箱的内壁接触连接；在所述直流无刷行星减速电机的输出轴端部连接有外耐磨头，外耐磨头也为球形形状，与料箱的外壁接触连接。

本发明在所述料箱的右侧内壁上设置内连接头、外壁上设置外连接头，即双头，其中，位于内连接头为光杆结构、外连接头为螺纹杆结构；所述双向不锈钢轴套的外侧具有与内连接头动配合连接的小连接孔、内侧具有与搅拌轴插接连接大连接孔，且搅拌轴的端部距大连接孔的底部具有大于内连接头长度的间距。

本发明所述的所述的内永磁铁、左外永磁铁为钕铁硼永磁铁；所述的内永磁铁包含两个或两个以上的同极性N（或S）；所述的左外永磁铁包含两个或两个以上的同极性S（或N）。

本发明在所述多极性磁铁外设置有右磁屏蔽护罩，在所述直流无刷行星减速电机、左外永磁铁外设置有左磁屏蔽护罩。

本发明所述多极性磁铁通过右外磁性固定器连接在料箱的外壁上，所述右外磁性固定器的中心孔具有内螺纹，与位于料箱外壁上的外连接头螺纹连接。

本发明通过利用磁铁“同性相斥，异性相吸”的特性，通过设置永磁铁，使搅拌轴水平悬浮在料箱内运行，实现电动机和负载间无机械连接的传动方式。避免了漏电隐患和齿轮箱油污渗入料箱内污染原料的隐患，保证食品的安全卫生。当外力或其它原因造成负载转矩＞动力源时，就改变了水平悬浮状态，而自动下落在料箱底部，提高了设备使用的安全可靠性，保证了操作人员的人身安全。有效解决了机械磨损问题，提高了设备的使用寿命。拆卸、安装非常的方便快捷，既降低了劳动强度，又不影响设备的精度。采用的直流无刷行星减速电机，功率仅为80w，节能降耗非常显著。

附图说明

图1是现有冰淇淋小车料箱搅拌装置的结构示意图。

图2是本发明的外部结构示意图。

图3是本发明内部结构示意图。

图4是本发明左边连接部位的剖视图。

图5是图4左外磁性固定器18的右视图。

图6是图4左内磁性固定器9的左视图。

图7是本发明右边连接部位的剖视图。

图8是图7右外磁性固定器22的左视图。

图中：1、13料箱，2、7搅拌轴，3、8搅拌叶片，4、三相交流齿轮箱电机，5、轴座套，6、14出料孔，9、左内磁性固定器，10、双向不锈钢轴套，11、左磁屏蔽护罩，12、右磁屏蔽护罩，15、直流无刷行星减速电机，16、电机法兰盘，17、固定螺栓，18、左外磁性固定器，19、左外永磁铁，20、内永磁铁，21、多极性磁铁，22、右外磁性固定器，23、输出轴，24、外耐磨头，25、内耐磨头，，26、内螺纹，27、双头。

需要说明的是，附图中的的图号：1、13为同一部件，均是料箱，2、7为同一部件，均是搅拌轴，3、8为同一部件，均是搅拌叶片，6、14为同一部件，均是出料孔。

具体实施方式

结合附图，通过实施例方式对本发明进一步详细说明。但本发明不局限以下实施例。

本实施例所述的磁悬浮式搅拌方法是在料箱13上的两侧和电机输出轴上设置磁性材料，利用磁铁“同性相斥，异性相吸”的特性，使搅拌轴7水平悬浮在料箱13内，实现电动机与搅拌轴7无机械连接的传动方式。电机的输出动力通过磁性材料带动搅拌轴7转动，同时带动与搅拌轴7连接的搅拌叶片8转动，从而对料箱13内的混合浆料进行连续搅拌。

实现上述方法采取的具体措施如下：

如图2-3所示：磁悬浮式搅拌装置包括料箱13、搅拌轴7、搅拌叶片8、左内磁性固定器9、双向不锈钢轴套10、直流无刷行星减速电机15、左外磁性固定器18、左外永磁铁19、内永磁铁20、多极性磁铁21和右外磁性固定器22。所述的搅拌轴7位于料箱13内，在在搅拌轴7的圆周上均布有搅拌叶片8，在搅拌轴7的左端固定连接有左内磁性固定器9，该左内磁性固定器9的外侧设有内永磁铁20安装孔，内永磁铁20与左内磁性固定器9通过螺栓固定连接（如图4、图6所示）。但是，这不是唯一的连接方式，也可采用粘接方式进行连接。所述的内永磁铁为钕铁硼永磁铁，包含两个或两个以上的同极性N（或S），这种构造，一旦出现外力或者其它原因造成负载增大而失去平衡的情况下，负载能够平稳下落，避免损坏设备。本实施例为四个同极性N（或S）。直流无刷行星减速电机15通过电机法兰盘16、固定螺栓17固定连接在料箱13的外侧，在直流无刷行星减速电机的输出轴23上通过键连接有左外磁性固定器18，该左外磁性固定器18的外侧设有左外永磁铁19安装孔，左外永磁铁19与左外磁性固定器18通过螺栓固定连接（如图4、图6所示）。但是，这不是唯一的连接方式，也可采用粘接方式进行连接。所述的外永磁铁为钕铁硼永磁铁，包含两个或两个以上的同极性S（或N），本实施例为四个同极性S（或N）。左外永磁铁19对内永磁铁20的有效吸力在30nm左右。为防止左外永磁铁19和内永磁铁20与料箱13接触发生磨损，在搅拌轴7的端部设置有内耐磨头25，该内耐磨头25为球形形状，与搅拌轴7嵌接连接，与料箱13的内壁接触连接；在直流无刷行星减速电机15的输出轴23端部设置有外耐磨头24，该外耐磨头24也为球形形状，与输出轴23嵌接连接，与料箱13的外壁接触连接。在直流无刷行星减速电机15外及左外永磁铁19外设置有左磁屏蔽护罩11。

如图7所示：在料箱13的右侧内壁上设置内连接头、外壁上设置外连接头，即双头27。所述的连接头可以焊接连接在料箱13上，也可以是与料箱13一体成型。其中，位于料箱13内壁上的内连接头为Φ8光杆，4mm长，位于料箱13外壁上的外连接头为M10螺纹杆结构。双向不锈钢轴套10设置在料箱13内，其外侧端面中心的小连接孔与位于料箱13内壁上的内连接头动配合连接、其内侧端面中心的大连接孔与搅拌轴7的右端插接连接，且搅拌轴7的端部距大连接孔的底部具有大于内连接头长度的间距，本实施例为5mm长的间距，作用是在拆卸搅拌轴7时，沿搅拌轴移动双向不锈钢轴套11，就可使不锈钢轴套11脱离内连接头，与卸搅拌轴7一同从料箱中取出。所述右外磁性固定器22的中心孔具有内螺纹26，其与位于料箱13外壁上的外连接头螺纹连接，在右外磁性固定器22上固定有多极性磁铁21，所述的多极性磁铁21为两个同极性N（S）和两个同极性S（N）（如图8所示）。多极性磁铁21与双向不锈钢轴套10的有效吸力在20nm左右。在右外磁性固定器22外设置有右磁屏蔽护罩12，该右磁屏蔽护罩12的内侧中心具有外螺纹杆，其与右外磁性固定器22上的螺纹孔螺纹连接。

使用时，直流无刷行星减速电机15由无刷电机驱动器驱动。直流无刷行星减速电机15与左外磁性固定器18、左外永磁铁19构成动力源，搅拌轴7、搅拌叶片8、左内磁性固定器9及内永磁铁20构成负载。动力源旋转时，负载同步运行，当负载≤动力源转矩时，二者处于平衡状态同步运行；当外力或其它原因造成负载转矩＞动力源时，二者失去平衡后，改变了水平悬浮状态，而自动下落在料箱底部。故障排出后，人工复位即可继续使用。清洗时，只需沿搅拌轴移动双向不锈钢轴套11，就可使不锈钢轴套11脱离内连接头，与卸搅拌轴7一同从料箱中取出即可进行清洗。在正常运行时，若有异物或人体触及搅拌叶片，搅拌总成左端将因过载（大于30nm）而失去平衡，落在料箱底部，同时，右端也会一同落下，避免安全事故的发生。

本发明负载的动力源除了上述利用永磁铁获得以外，还可通过电磁的方法产生旋转磁场获得，其转矩的大小通过控制其安匝数实现。但其缺点是在不工作时，不能实现水平悬浮。

Claims (6)

1.一种磁悬浮式搅拌装置，包括电动机、料箱（13）、搅拌轴（7）及固定在搅拌轴（7）上的搅拌叶片（8），其特征是：在所述料箱（13）的右侧内壁上设置内连接头、外壁上设置外连接头，即双头（27），其中，内连接头为光杆结构、外连接头为螺纹杆结构；所述的搅拌轴（7）水平悬浮在料箱（13）内，其左端连接有内永磁铁（20）、右端连接有双向不锈钢轴套（10），所述的内永磁铁（20）与连接在电机输出轴上的左外永磁铁（19）磁吸合连接，所述的双向不锈钢轴套（10）通过双头（27）与设置在料箱（13）外侧的多极性磁铁（21）磁吸合连接。

2.根据权利要求1所述的磁悬浮式搅拌装置，其特征是：所述的内永磁铁（20）通过左内磁性固定器（9）与搅拌轴（7）固定连接。

3.根据权利要求1所述的磁悬浮式搅拌装置，其特征是：所述的左外永磁铁（19）通过左外磁性固定器（18）与电机输出轴（23）固定连接。

4.根据权利要求1所述的磁悬浮式搅拌装置，其特征是：所述双向不锈钢轴套（10）的外侧具有与内连接头动配合连接的小连接孔、内侧具有与搅拌轴（7）插接连接大连接孔，且搅拌轴的端部距大连接孔的底部具有大于内连接头长度的间距。

5.根据权利要求1所述的磁悬浮式搅拌装置，其特征是：

所述的内永磁铁（20）、左外永磁铁（19）为钕铁硼永磁铁；所述的内永磁铁（20）包含两个或两个以上的同极性N（或S）；所述的左外永磁铁（19）包含两个或两个以上的同极性S（或N）。

6.根据权利要求1所述的磁悬浮式搅拌装置，其特征是：所述多极性磁铁（21）通过右外磁性固定器（22）连接在料箱（13）的外壁上，所述右外磁性固定器（22）的中心孔具有内螺纹（26），与位于料箱（13）外壁上的外连接头螺纹连接。