CN107205426A - 冷冻缸搅拌器 - Google Patents

Abstract

一种冷冻产品配制设备(20)包括制冷系统(50)和冷冻缸(52)。所述产品或所述产品的先质的料源(42)耦合到所述冷冻缸的入口(124)。出口阀(38)具有用于从所述冷冻缸排放产品的打开状态。搅拌器组件(53)处于所述冷冻缸内并且具有轴(502)及外螺旋构件(152)。电动机(62)耦合到所述搅拌器组件以用于驱动所述搅拌器组件绕所述轴的旋转，使得当沿第一方向(530)驱动所述旋转时，所述外螺旋构件朝向所述出口阀驱动产品(540)。所述搅拌器进一步包括处于所述外螺旋构件内的内螺旋构件(200；300；400)。

Description

冷冻缸搅拌器

相关申请案的交叉参考

本发明主张在2014年12月23日提出申请并且标题为“冷冻缸搅拌器”的第62/095,882号美国专利申请案的权益，本申请案的公开内容如同已充分阐述般以其全文引用的方式并入本文。

发明背景

本公开涉及例如软式冰淇淋、冰淇淋、冷冻酸奶、人造替代品等冷冻甜食产品的配制。更具体地，本公开涉及用于这种产品的配制器的配制阀。

冷冻甜食配制系统通常用于食品服务行业。示例性系统配置包括容纳用于混合甜食的混合容器(例如，料斗)的机柜。甜食从混合容器传递到冷冻容器(例如，冷冻缸)。空气泵可以将空气添加到混合物中。制冷系统可以将混合料斗中的甜食制冷并将冷冻缸中的甜食冷冻(冷却至冷冻或半冷冻状态)。

机柜可以容纳一级或多级泵以用于将甜食从容器驱动到递送头/阀组件。示例性泵被定位在混合上部与冷冻缸之间，其中冷冻缸的搅拌器的旋转动作充当另一个泵。示例性阀组件安装在机柜的前面。阀组件通常具有面向下的出口以用于将甜食排放到碗、杯、锥形物等中。阀可以是手动致动的(例如，经由杠杆，所述杠杆可以绕横向铰链轴从关闭状态向上或向下枢转到配制状态)。阀组件本体通常被称为安装在机柜前面的孔上的“门”。

示例性搅拌器包括由电动机驱动以绕轴旋转的螺旋叶片，所述旋转致使叶片朝向门的后表面中的入口端口驱动产品。固定挡板可以从门向后延伸以防止产品停滞在螺旋内部积聚。在2007年10月9日发布的Boyer等人的美国专利7,278,276和2013年3月21日公布的Matz等人的美国专利申请公开案2013/0068331中可以看到这种挡板和搅拌器的示例。

发明内容

本公开的一个方面涉及一种包括制冷系统和冷冻缸的冷冻产品配制设备。所述产品或所述产品的先质的料源耦合到所述冷冻缸的入口。出口阀具有用于从所述冷冻缸排放产品的打开状态。搅拌器组件处于所述冷冻缸内并具有轴和外螺旋构件。电动机耦合到所述搅拌器组件以用于驱动所述搅拌器组件绕所述轴旋转，使得当沿第一方向驱动所述旋转时，所述外螺旋构件朝向所述出口阀驱动产品。所述搅拌器进一步包括处于所述外螺旋构件内的内螺旋构件。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，所述内螺旋构件具有与所述外螺旋构件相反的螺线。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，所述内螺旋构件安装成与所述外螺旋构件作为一个单元旋转。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，所述内螺旋构件具有与所述外螺旋构件相同方向的螺线，并且所述内螺旋构件安装成与所述外螺旋构件的旋转相反地旋转。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，所述内螺旋构件安装成在操作中保持静止。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，所述外螺旋构件具有从后端朝向前端减小的螺旋角。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，所述外螺旋构件是与具有用于可拆卸地安装擦拭器叶片的特征的框架成一体的叶片。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，所述内螺旋构件具有与轴和一端处的开口杯成一体的叶片。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，所述内螺旋构件、所述轴及开口杯是整体非金属件。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，所述出口阀包括出口阀体。轴具有与所述出口阀体螺纹啮合的第一部分及接纳在所述内螺旋构件的隔室中的第二部分。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，所述搅拌器组件轴在正常操作状态下处于水平面的10°以内。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，其中所述出口阀包括：入口；出口；以及阀元件。所述阀元件可在以下两者之间移位：提供所述入口与所述出口之间的连通的第一状态；以及阻挡所述入口与所述出口之间的连通的第二状态。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，致动器耦合到所述阀元件并且可由用户手动地啮合以使所述阀元件在所述第一状态与所述第二状态之间移位。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，所述致动器包括杠杆，所述杠杆可从中性状态移位到相应的第一和第二杠杆状态以分别将阀元件移位到所述阀元件的第一和第二状态。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，机柜具有前部，其中所述料源处于所述机柜内并且所述阀安装在所述前部上。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，所述设备与所述甜食产品组合在一起，所述甜食产品是冷冻甜食产品。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，一种用于操作所述设备的方法包括：运行电动机以沿所述第一方向驱动所述旋转，使得外螺旋构件朝向出口阀驱动产品并且内螺旋构件将产品驱动远离所述出口阀。

在任何前述实施例中的一个或多个实施例中，所述方法进一步包括将所述出口阀从闭合状态打开到打开状态以便从冷冻缸排放产品。

在附图和下面的描述中阐述一个或多个实施例的细节。依据说明书和附图并且依据权利要求书，其他特征、目的和优点将变得显而易见。

附图说明

图1是软式冷冻机的正视图。

图2是图1的冷冻机的右侧视图。

图3是冷冻缸、搅拌器/刮刀、阀和变速器的子组件的隔离的垂直/轴向剖视图。

图3A是图3的子组件的前端的放大图。

图4是图3A处于排放状态下的前端的视图。

图5是图3没有冷冻缸的子组件的视图。

图6是图3的组合的中心搅拌器螺旋构件(螺杆)的第一视图。

图7是图6的搅拌器螺杆的第二视图。

图8是冷冻缸、搅拌器/刮刀、阀和变速器的第二子组件的隔离的垂直/轴向剖视图。

图9是冷冻缸、搅拌器/刮刀、阀和变速器的第三子组件的隔离的垂直/轴向剖视图。

各附图中相同的参考编号和标示指示相同的元件。

具体实施方式

图1和图2示出软式冷冻机20，所述软式冷冻机20形成为伊利诺伊州洛克顿市泰勒公司(Carrier Commercial Refrigeration，Inc.的一个部门)的现有型号C708软式冷冻机的一个变型。然而，可以类似地对其他冷冻机进行改型(包含所示出或其他配置上的其他一般配置及多风味或其他变化形式)。冷冻机包括机柜22，所述机柜22具有前部24、后部26、底座或底部28、顶部30以及相应的左侧32和右侧34。机柜前部的上部部分由面板36形成，配制阀组件38安装到所述面板36。示例性顶部包含可拆卸的盖/罩40。罩40覆盖用于接纳并混合甜食或其成分的混合料斗42(例如，具有搅拌器44(被驱动以绕轴500旋转)并且具有空气喷射泵46)。

提供制冷系统50(例如，蒸汽压缩-膨胀循环)以制冷料斗中的甜食。冷冻缸52位于料斗42与阀组件38之间。冷冻缸含有搅拌器组件(搅拌器/刮刀组件)53(被驱动以绕轴502旋转)。轴502通常是水平的(例如，在正常操作状态下，处于水平面的10°以内，更特定来说处于5°以内)。制冷系统包含适当的吸热式换热器以将料斗42和冷冻缸52冷却到适当的温度并维持该等温度。吸热式换热器(其在正常模式(与除霜模式、清洁模式或巴氏消毒模式不同)下吸收热量)可以与料斗42和气缸52整合在一起。制冷系统的压缩机示意性地示出为54，正常模式的排热换热器(例如，冷凝器)为56，其相关联的风扇为58，且膨胀装置为60。还示意性地示出了用于驱动搅拌器组件的旋转的电动机62和变速器64。

图3是阀组件38、冷冻缸52、搅拌器组件53和变速器64的隔离的垂直/轴向剖视图。图4是阀组件38、搅拌器组件53和变速器64的组合的视图。

示例性阀组件38充当闭合冷冻缸的下游端的门。示例性阀组件38经由手致动的螺杆72(图1)安装以准许用于系统清洁的拆卸及重新安装。阀组件包括门/阀体74(图3)，其可由合金(例如，食品级不锈钢)加工或由食品级塑料(例如，聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT))成型。代替现有技术的挡板组件，轴76从本体74的后面/表面78延伸。门/阀体74包含用于接纳来自冷冻缸的甜食的入口80及用于将甜食配制到碗、杯、锥形物等中的出口82。

示例性阀组件38是手动致动的阀，用户可以经由杠杆84(例如，经由杠杆臂(驱动臂)88的远端处的手柄86)绕杠杆轴510旋转而致动阀。杠杆转而控制活塞式阀构件(元件)90在阀体64的垂直孔(阀隔室)92内的运动。图3A还示出了沿着阀体74的后部安装到中心轴套94的轴76。在示例性实施例中，中心轴套94是带螺纹的，并且在基本现有技术中接纳带螺纹的挡板。轴76与这种门一起使用允许对现有冷冻机进行改装。

轴76同心地接纳在搅拌器/刮刀组件(图2的53)内。喷嘴/盖95(图1)可在出口82处紧固到本体。例如，可与出口轴套96的向外开放的通道(图3A)进行搭扣配合式啮合。盖可具有被选择以提供所要的挤出轮廓(例如，星形横截面或带凹槽的横截面)的横截面的内表面。当存在时，盖的下游边缘可以替代地被认为形成出口。

图4示出了杠杆向下旋转到打开/配制状态中，其中流向520可从入口传送到出口。

图3将冷冻缸52示出为包括从由门闭合的前端延伸到由圆顶端122闭合的后端的内壁120。示例性圆顶端122包括用于经由管道126(例如，从料斗42或从泵或其他料源)接纳产品的入口124。

冷冻缸52包含外壁130，其中内壁与外壁之间的空间界定换热器(例如，蒸汽压缩式制冷系统50的排热换热器(蒸发器))。

搅拌器/刮刀组件53包括驱动轴140，所述驱动轴140延伸穿过圆顶端122并耦合到变速器64和电动机以驱动搅拌器组件的旋转。以常规方式，轴146被键接以啮合搅拌器/刮刀组件的后端板150(图5)。将外螺旋搅拌器/刮刀组件152安装到从其向前延伸的板150上。组件152包括由纵向延伸的支柱156和158支撑的外螺旋构件154。支柱156和158通过一系列夹具160相互固持。这些夹具160中的一些可以安装外螺旋构件152。例如，支柱和夹具可以形成与外螺旋构件成一体的框架。这些夹具160中的一些也可以安装一个或多个擦拭器组件170、172。在此示例中，存在两个擦拭器组件，这两个擦拭器组件为了平衡起见彼此沿直径偏移且轴向地偏移以便提供完全轴向覆盖。擦拭器组件各自包括擦拭器框架174，所述擦拭器框架174可拆卸地安装用于擦拭内侧壁120的内径(ID)表面的纵向擦拭器叶片176。

一个或多个搅拌棒180可从板150的后面延伸以维持材料邻近于冷冻缸入口124的移动。

外螺旋构件152通常为具有第一方向感的螺旋/螺线并且从后端/上游端190延伸到前端/下游端192。当绕冷冻缸轴502沿第一方向530旋转时，外螺旋构件152将冷冻缸内的产品向前(流向540)驱动。当阀38打开时，外螺旋构件将产品驱动穿过阀入口端口80并因此排出阀出口端口82。外螺旋构件的示例性螺旋角可以逐端地逐渐变化。在此示例中，螺旋在前端附近相对较缓并且在后端附近相对较陡(更接近纵向)。

搅拌器组件还包含内螺旋构件或螺杆200。示例性内螺旋构件是非金属的(例如，聚甲醛或其他缩醛均聚物或其他工程热塑性塑料)。

图6示出了从后端202延伸到前端204的内螺旋构件。示例性后端202包括内部承窝206，所述内部承窝206充当键接特征接纳轴140的互补端部分208(图3)以连同外部螺旋构件一起作为一个单元驱动旋转。示例性内螺旋构件200包括中心轴210与螺旋叶片部分212的整体成型组合，螺旋叶片部分212缠绕所述轴并且在支承隔室206的后端部分212与形成具有旋转地接纳轴套76的后端部分的隔室216(图7)的杯的前端部分214之间延伸。内螺旋构件(即，其叶片部分)具有与外螺旋构件的螺旋相反方向的螺线(即，如果一个对应于左旋螺纹，则另一个对应于右旋螺纹)。当搅拌器/擦拭器组件绕轴502沿第一方向530旋转时，内螺旋构件200向后(流向542)驱动产品，因此与外螺旋构件190协作以提供再循环。再循环有助于在每次配制之间的较长间隔期间维持产品一致性。

制造方法和材料原本可与任何基本系统的制造方法和材料相同。类似地，基本系统的使用参数原本可以相同。显著补充是内螺旋构件200的成型(例如，注射成型)。

基本单元的替代性的较简单的重新设计/重新制造涉及用固定的内螺旋构件300(图8，例如，具有与外螺旋构件相反的方向)来替换基本单元的固定挡板。内螺旋构件的叶片部分的表面可有助于经由通过外螺旋构件驱动的泵送动作向后驱动产品。示例性构件300具有带螺纹的端部302，所述带螺纹的端部302直接以螺纹方式拧紧到基本门的后门轴套中。构件300的相对后端304可以是自由端(示出)，或者可以与固定构件(未示出)或与外部构件一起旋转的轴的端具有旋转滑动关系。另外，几何形状和制造可以如上文对内螺旋构件200所述的那样。

替代性的较宏大的重新设计/重新制造将涉及提供用于内螺旋构件400(图9)和外螺旋构件的逆旋转的变速器或其他布置。在这种情况下，内螺旋构件和外螺旋构件将具有彼此相同的方向。这可以通过配置具有同心的逆旋转输出轴422(驱动外螺旋构件)和424(驱动内螺旋构件)的变速器(齿轮箱)420来提供。在此示例中，内螺旋构件400前端可以如对构件200所述的那样。后端404可以与内轴的前端(例如，接纳轴的互补小平面端406的端404中的小平面隔室)进行键接配合。

尽管上文详细描述了实施例，但这种描述并不旨在限制本公开的范围。应理解，在不背离本公开的精神和范围的情况下，可以进行各种修改。例如，当在现有系统配置的设计或现有系统的重新制造中实施时，现有系统或配置的细节可能影响或决定特定实施方案的细节。因此，其他实施例归属于所附权利要求书的范围内。

Claims (18)

1.一种冷冻产品配制设备(20)，其包括：

制冷系统(50)；

冷冻缸(52)；

所述产品或所述产品的先质的料源(42)，其耦合到所述冷冻缸的入口(124)；

出口阀(38)，其具有用于从所述冷冻缸排放产品的打开状态；

搅拌器组件(53)，其处于所述冷冻缸内且具有：

轴(502)；以及

外螺旋构件(152)；以及

电动机(62)，其耦合到所述搅拌器组件以用于驱动所述搅拌器组件绕所述轴旋转，使得当沿第一方向(530)驱动所述旋转时，所述外螺旋构件朝向所述出口阀驱动产品(540)，

其中：

所述搅拌器进一步包括：

所述外螺旋构件内的内螺旋构件(200300；400)。

2.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述内螺旋构件(200；300)具有与所述外螺旋构件相反的螺线。

3.根据权利要求2所述的设备，其中：

所述内螺旋构件(200)安装成与所外螺旋构件作为一个单元旋转。

4.根据权利要求2所述的设备，其中：

所述内螺旋构件(400)具有与所述外螺旋构件相同方向的螺线；且

所述内螺旋构件安装成与所述外螺旋构件的旋转相反地旋转。

5.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述内螺旋构件(300)安装成在操作中保持静止。

6.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述外螺旋构件具有从后端朝向前端减小的螺旋角。

7.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述外螺旋构件是与具有用于可拆卸地安装擦拭器叶片(176)的特征的框架(156、158、160、174)成一体的叶片。

8.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述内螺旋构件(200；400)具有与轴(210)和一端处的开口杯(214)成一体的叶片(212)。

9.根据权利要求8所述的设备，其中：

所述内螺旋构件、轴及开口杯是整体非金属件。

10.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述出口阀包括出口阀体；且

轴具有与所述出口阀体螺纹啮合的第一部分及接纳在所述内螺旋构件的隔室中的第二部分。

11.根据权利要求1所述的设备，其中：

所述搅拌器组件轴在正常操作状态下处于水平面的10°以内。

12.根据权利要求1所述的设备，其中所述出口阀包括：

入口(80)；

出口(82)；以及

阀元件，其可在以下两者之间移位：

提供所述入口与所述出口之间的连通的第一状态；以及

阻挡所述入口与所述出口之间的连通的第二状态。

13.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：

致动器(74)，其耦合到所述阀元件并且可由用户手动地啮合以使所述阀元件在所述第一状态与所述第二状态之间移位。

14.根据权利要求13所述的设备，其中：

所述致动器包括杠杆(74)，所述杠杆可从中性状态移位到相应的第一和第二杠杆状态，以分别使所述阀元件移位到所述阀元件的第一和第二状态。

15.根据权利要求1所述的设备，其进一步包括：

具有前部(24)的机柜(22)，其中所述料源处于所述机柜内并且所述阀安装在所述前部上。

16.根据权利要求1所述的设备，其与甜食产品组合在一起，所述甜食产品是冷冻甜食产品。

17.一种用于操作根据权利要求1所述的设备的方法，所述方法包括：

运行所述电动机以沿所述第一方向驱动所述旋转，使得所述外螺旋构件朝向所述出口阀驱动所述产品(540)并且所述内螺旋构件将产品驱动远离所述出口阀。

18.根据权利要求17所述的方法，其进一步包括：

将所述出口阀从闭合状态打开到打开状态，以便从所述冷冻缸排放产品。