CN107427151A - 发泡设备 - Google Patents

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CN107427151A
CN107427151A CN201680013790.4A CN201680013790A CN107427151A CN 107427151 A CN107427151 A CN 107427151A CN 201680013790 A CN201680013790 A CN 201680013790A CN 107427151 A CN107427151 A CN 107427151A
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A·佩雷特斯
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Abstract

本发明涉及一种用于使容器(20)内部的流体发泡和/或加热容器(20)内部的流体的发泡设备(100)，所述设备还包括处理元件(10)、驱动单元(30)以及不同的加热单元(40)，使得所述处理元件(10)与所述加热单元(40)和所述驱动单元(30)两者机械分离，所述处理元件(10)能够在所述容器(20)内部响应于所述驱动单元(30)所产生的磁场运动，所述处理元件(10)还可被所述加热单元(40)所提供的振荡磁场感应地加热。

Description

发泡设备
技术领域
本发明涉及发泡设备，并且更具体地涉及能够发泡并且加热可发泡流体的发泡设备中的处理元件。
背景技术
目前，存在能够提供热泡沫(通常为热奶泡沫)的解决方案。这些已知的现有解决方案需要使用两种部件：在布置奶的容器内旋转的搅拌器或类似发泡元件，由于其旋转产生泡沫，以及加热容器的底部从而加热奶泡沫的加热元件。
加热元件通常被构造为容器底部处的厚膜加热器，或被构造为通过引入该底部而加热的外部元件。在这些构型中的任何一种中，经常出现的问题是，容器的该底部上存在一层奶被烧焦并稳固地粘附到其上：这带来了极大的卫生问题并且还使容器的清洁高度复杂化。此外，这些单独包括加热和起泡功能的已知设备因为具有更多功能元件而更复杂并且更昂贵。
本领域的一些其它解决方案包括蒸汽管或蒸汽文丘里喷嘴：这些解决方案还能够通过使用允许加热的蒸汽注入以及允许使液体发泡的特别设计的喷嘴来发泡液体并将其加热。然而，此类解决方案不能提供优质、精美和稳定的泡沫。
文献DE 20 2014 103 834 U1公开了例如浸入式加热设备，其使用引入到容器中的感应板加热布置于容器中的液体。用此类设备加热的最常见液体是水，但凭借这些设备也将不可能发泡。本领域已知的类似文献为例如US 2010/0170892 A1。
文献FR 2766048例如描述了在插入元件(插入在布置有待加热流体的容器中，部分地由铁磁材料制成)上使用感应加热的电子加热设备。该设备不允许产生任何泡沫并且仅能加热内部的流体。此外，它存在流体在容器底部处以及还在插入元件自身上被烧焦的问题。
因此存在提供发泡设备的需要，该发泡设备能够以简单紧凑构型根据需要制备热泡沫并解决本领域涉及的缺点，尤其是解决可清洁性问题。因此本发明就以解决这些需求为目标。
发明内容
根据第一方面，本发明涉及用于使容器内部的流体发泡和/或加热容器内部的流体的发泡设备，该设备还包括处理元件、驱动单元以及不同的加热单元，使得处理元件与加热单元和驱动单元两者机械分离，处理元件能够在容器内部响应于驱动单元所产生的磁场运动，处理元件还能够被加热单元所提供的振荡磁场感应地加热。
根据本发明，由本发明的发泡设备提供于流体的发泡和/或加热通常取决于处理元件和驱动单元之间的距离以及处理元件和加热单元之间的距离。
优选地，驱动单元和处理元件相距一分离驱动空间，该分离驱动空间的尺寸允许处理元件至少部分地定位在驱动单元所产生的磁场内部。分离驱动空间包含在1mm和10mm之间，优选地在1mm和6mm之间，并且更优选地在1mm和4mm之间。
根据本发明同样优选地，加热单元和处理元件相距一分离加热空间，该分离加热空间的尺寸使得能量传递效率为约50％。分离加热空间包含在1mm和10mm之间，优选地在1mm和8mm之间，并且更优选地在1mm和6mm之间。
通常，处理元件距离容器内壁具有一定距离，该距离包含在0.5mm和9mm之间，优选地在1mm和4mm之间，并且更优选地在1mm和2mm之间。
根据优选的实施方案，本发明的处理元件包括与固定磁绕组或驱动单元中的至少一个旋转永久磁体相互作用的永久磁极。
通常，处理元件包括响应于来自加热单元的振荡磁场的可感应地加热的材料。优选地，处理元件还包括食物安全材料的涂层。
根据本发明，处理元件包括至少一个开口，空气穿过该开口被吸向处理元件的下部。此外，处理元件通常包括至少一个干扰元件以在流体中形成湍流。
根据一个实施方案，本发明的发泡设备的容器为允许将空气掺入到流体中用于将流体发泡的开口容器。根据另一个实施方案，容器被构造为包括入口的贮器，流体和空气穿过该入口被引入到容器中。
优选地，容器由使得其不干扰加热单元所提供的振荡磁场的材料制成。
根据本发明，发泡设备还优选地包括耦合至驱动单元和/或耦合至加热单元的控制单元，以控制它们向处理元件提供的磁场的强度。
附图说明
结合附图，在阅读本发明实施方案的以下详细描述时，本发明的其他特征、优点和目的对于技术人员而言将变得显而易见。
图1示出本发明的发泡设备的主要部件的示意图，其中加热单元布置在容器的侧面上。
图2示出本发明的发泡设备的主要部件的示意图，其中加热单元布置在容器的顶部上。
图3示出本发明的发泡设备的主要部件的示意图，其中容器被构造为在上部处开启的罐。
图4a-b分别示出根据本发明的发泡设备中使用的处理元件的顶视图和切割视图。
图5a-b-c示出本发明的发泡设备中的处理元件中的加热板的可能布置的示意图。
具体实施方式
本发明公开了能够从设备中引入的可发泡流体出发提供热发泡的流体的发泡设备100；然而，根据本发明，还可提供未加热的发泡的流体。此外，本发明的发泡设备100被构造成为可移除的，因此它可被容易地清洁。
发泡设备100包括容器20(在其中引入和处理可发泡流体)，能够发泡和加热流体的处理元件10、使处理元件10在容器20内运动的驱动单元30、以及能够加热处理元件10的加热单元40，因此容器20中的流体被均匀地加热和发泡。通常，根据本发明，容器20和处理元件10分别被布置在设备100中：驱动单元30能够起效并使处理元件10运动而无需它们之间的机械接触或连接。就这一点而言，处理元件10通常被构造为由定子(由驱动单元30构造)驱动的转子(在容器20内旋转)，转子和定子无机械连接。优选地，驱动单元30(定子)产生了驱动容器20内的处理元件10(转子)的磁场。处理元件10可包括一个或多个刀片，或者其可被构造为搅拌器、刷、或能够在由该处理元件10使其运动时通过使流体曝气来发泡流体的任何其它构造。优选地，根据本发明，处理元件10和驱动单元30进行磁通信。
如图4a-b所示，示出了处理元件10的可能构型，其被构造为搅拌器并且包括开口31：这些开口31可呈现多种形状并且可以不同方式分布于处理元件10内，图4a-b仅示出示例性可能的实施。需要这些开口31以允许处理元件10的两个面(上和下)之间的空气流通，以便避免处理元件下面形成低压区，这将在处理元件10上产生向下力，这将朝容器20的底部拖拽它：通过开口31，然后可以避免该效果，这将要求驱动单元30需要提供更高的功率来克服来自待运动的处理元件10的阻力。事实上，开口31允许空气从处理元件10的上部被吸到下部，以便补偿处理元件10两侧(上和下)上的压力。这些开口31必须足够大以允许上述空气循环并且以便易于清洁(如果这些开口制得太小，它们会更容易堵塞或阻塞，并且清洁它们将非常困难)。此外，处理元件10还优选地在其面中的至少一个(上和/或下面)上包括干扰元件(图中未示出)，该干扰元件以不同方式构造以允许形成足够的湍流：事实上，这些干扰元件在处理元件10旋转期间在流体内形成高剪切应力，以便将足够的空气掺入流体中并使其中的气泡稳定使得流体被发泡。此外，通过使用这些干扰元件，获得了更高质量的发泡，其中流体结构内掺入了更好并且更均一的气泡。此外，这些开口31降低处理元件10中的涡旋效应，并因此增加其旋转速度。
发泡设备100还包括耦合到驱动单元30的控制单元(未示出)，从而控制提供给处理元件10的磁场的强度。控制单元可以不同方式构造，包括但不限于微控制器、微处理器、以及模拟和/或数字逻辑电路部件或它们的组合。
处理元件10通常与驱动单元30完全分开并且可响应于驱动单元30的磁场围绕处理轴11旋转。容器20连同处理元件10可相对于彼此不同地定位，但处理元件10必须定位在驱动单元30所产生的磁场内。
所附的图3示出了根据本发明的发泡设备100中部件的总图，其中分离驱动空间12被示出分离驱动单元30和处理元件10。处理单元10可响应于驱动单元30所产生的磁场运动。分离驱动空间12需要具有一定的最大尺寸，从而允许将足够强度的磁场提供给处理元件10以在该处理元件中产生能够克服流体绕行处理元件10的阻力的扭矩，从而在旋转时将其吸入所述流体中。该分离驱动空间12优选地包含在1mm和10mm之间，更优选地在1mm和6mm之间，并且甚至更优选地在1mm和4mm之间。处理元件10和驱动单元30之间更大的磁相互作用增强了处理元件10响应于驱动单元30所产生的磁场的旋转。
分离驱动空间12中的材料可为任何具有较低导磁率的材料，从而允许驱动单元30和处理元件10之间的更高的磁相互作用。
优选地，根据本发明，驱动单元30被构造成具有集成转子设计的定子，其包括多个被定位成穿过分离驱动空间12与布置于处理元件10中的永久磁极相互作用的固定磁绕组(所附图中未示出)。随着绕组通电，定子产生了驱动处理元件10旋转的磁动力。本发明的优选实施方案在于驱动单元30磁性地作用于处理元件10上，但其它类型的驱动(无刷直流驱动、磁驱动、液压驱动等)同样可以并且包括在本发明的范围内，只要它们使处理元件10绕着其处理轴11在容器20中的流体内旋转。该旋转可以可变或恒定速度形成。在操作期间，处理元件10和驱动单元30之间的磁相互作用在容器20中将该处理元件10保持在适当位置。根据本发明的另一个可能的实施方案在于驱动单元包括至少一个(优选为多个)穿过分离驱动空间12与处理元件10中的永久磁极相互作用的旋转永磁体。
由于处理元件10包括内部磁体，它将相对于驱动单元30正确地定位在发泡设备100内，使得它们能够磁耦合，以便能够产生磁场并且处理元件10能够旋转。为此无需特定的对接元件。
如前所述，本发明的发泡设备100中的处理元件10还能够使用加热单元40通过电感应加热所述处理元件10来加热容器20中经处理的流体：通常，处理元件10由感应响应或可加热材料制成，该材料被来自加热单元40所提供的振荡磁场的涡电流加热。通常，如附图所表示，加热单元40被构造成具有围绕处理元件10的圆柱形状。当处理元件10的感应响应材料经受变化的磁场时，所述材料中感应出了显著的电流，按照焦耳效应，电流产生热：也就是说，这些是响应于振荡磁场并通过产生卡热量来消散场的功率的材料。因此，随着处理元件10在容器20内转向，处理元件10甚至以更有效并且更均一的方式消散了该热，通过热对流将其传递至容器20中的周围流体。此外，由于该旋转，它比本领域已知的解决方案需要更少的时间设定。
如例如图3的实施方案中所示，加热单元40相对于处理元件10隔开了一定的分离加热空间13。该距离需要具有一定值使得允许在处理元件10中感应出足够的电流，使得足够的热能因此消散到流体中。优选地，该分离加热空间13包含在1mm和10mm之间，更优选地在1mm和8mm之间，并且甚至更优选地在1mm和6mm之间。
优选地，根据本发明，控制单元还耦合到加热单元40以便控制提供给处理元件10的振荡磁场的功率。如前所述，控制单元可以不同方式构造，包括但不限于微控制器、微处理器、以及模拟和/或数字逻辑电路部件或它们的组合。
这些感应响应材料包括但不限于铁、铸铁、钢、碳钢、不锈钢、马氏体不锈钢、钴钢、铬钢、镍钢、硅钢、磁性不锈钢、弹簧钢、高导磁合金、它们的合金以及它们的组合。其它可能的材料为铝、铜以及它们的合金。
本发明的设备中所用的加热单元40为感应加热单元(包括功率源)，其通常提供对AC电压的整流和过滤以及用于向感应线圈供应可变电流的逆变器。
如图3所示，容器20的内壁和处理元件10之间存在一定的距离，内部处理空间14：该距离还需要保持在一定值内以便允许上述空气循环，从而允许压力补偿。此外，处理元件10需要在容器的内壁内保持一定的最小距离以允许其旋转。该内部处理空间14优选地包含在0.5mm和9mm之间，更优选地在1mm和4mm之间，并且甚至更优选地在1mm和2mm之间。
通常，处理元件10包括由感应响应或可加热材料制成的加热板35，该材料被选择使得材料中流动足够的电流(涡电流)并且产生消散，这些电流与通过施加变化的磁场而在材料中形成的感应电压相关联。用于加热板35的优选材料为铁磁体不锈钢。此外，处理元件10包括包裹其剩余表面的复合材料(使加热板35不含这种复合材料，因此加热板35实际上为处理元件10的一部分，从而被加热并向周围流体传递热)。处理元件10还包括以这样的方式布置的磁体：它们完全被覆盖和保护。在处理元件10的整个外部结构上设置有薄食物安全涂层，其优选地由不润湿和不粘(不粘连)材料制成。不同布置的加热板3是可能的，如图5a、图5b或图5c所示，图5c示出了例如具有两个加热板的构造。通常，加热板35由包含在0mm、5mm和1mm之间的厚度制成，足以有效地加热流体，并且当其在容器20内转向时，该厚度并非太大以至于不能将处理元件制得很轻。
本发明的发泡设备100可用于由容器20中的流体生产热泡沫，但它还可简单地通过在加热单元40未开启的情况下使用设备由此类流体生产冷泡沫。这样提供了本发明的另一重要优点，由于加热功能可被断开，因此优化了设备的性能，定向了特用于其功能的功率。通常，本发明的发泡设备100用于厨房器具，但其它用途和应用也是可能的并且将同样被本发明的范围所覆盖。
如之前所述，本发明中的容器20不是技术部分，因为这是本领域中已知的实施中的情况。现有技术已知的容器通常需要包括在容器内部加热流体的加热板，因此它实际上是系统的技术部分。相反，在本发明的设备中，容器20不是系统的技术部分，因此它可以非常简单的方式构造，可用作例如饮用容器，或它可例如在洗碗机中被洗涤。此外，由于处理元件10和容器在功能上是分离的，通过处理元件10进行加热，容器的底部处未残留烧焦的流体(因为现有技术中情况正是如此)，因此对容器进行非常简单的清洁是可能的。此外，现有技术中的容器通常由具有高导电性的材料(通常为金属材料)制成。然而，根据本发明，容器20不是由铁磁材料制成，以便不被加热单元40加热；因此它是由不妨碍加热单元40所提供的振荡磁场、在处理元件10中产生涡电流的材料制成。通常，容器20由玻璃或塑料制成，但还可使用其它材料。
本发明的发泡设备的另一个重要优点在于，由于处理元件10是设备的同时发泡和加热、同时在容器20内部旋转的元件，因此减少了流体所需的加热时间，并且除此之外，极大地增强了可清洁性，因为对流体来说设备中不存在粘附部件(通常还被烧焦)。另外，如前所讨论，还获得了对流体的更均匀加热。
由于加热单元40与处理元件10分开，例如图3所示，提供给处理元件10的有效加热功率实际上降低了平均约50％，因此如果加热单元40产生了400瓦特，实际上仅约200瓦特将到达处理元件10。为此，通过将该因素考虑进来，相应地进行加热单元40的设计。
优选地，根据本发明，处理元件10与驱动单元30机械分离(布置在设备中后它们磁耦合)，这简化了构造。然而，同样根据本发明，驱动单元30还可机械耦接至处理元件10来驱动它。
通常，在本发明的设备中，处理元件10通过使用加热单元40感应来加热，并且它还充当无刷扁平马达。
根据本发明，本发明的发泡设备100的不同实施都是可能的：处理元件10可被构造为搅拌器，其将被引入容器20中并且将使用驱动单元30使其旋转，同样使用加热单元40加热，如图3示意性地示出。
根据本发明的不同布置或定位的加热单元40是可能的：
-当该容器为圆柱形状时，它可被布置在容器20的一个侧面上，优选地作为围绕容器20的下底部的套筒(见图1或图3中的任一个)；
-它可被布置在容器20的上部上(见图2)。
然而，其它布置的加热单元40也是可能的并且还将包括在本发明的范围内。
优选地，容器20被构造为在其上侧上开放的罐，处理元件10将穿过该开口被引入，例如如图3所示。
根据不同的实施方案，例如图1-2所示，容器20被构造为封闭贮器63或集成在设备100中的室。在这种情况下，处理元件(同样优选地被构造为搅拌器)在布置流体的封闭室内部转向。在这种情况下，在流体连同空气通过流体入口61被掺入到该封闭室中之前，空气优选地通过入口被引入流体流：在流体已被发泡和(可选地)加热之后，通过泡沫出口62递送它，如图1-2所示。加热单元40和驱动单元30布置在该封闭贮器63或布置流体和处理元件10的室的外部。至于其它情况，系统以与图3所示的开放罐型容器20相同的方式运转。
虽然已参考本发明的优选实施方案描述了本发明，但本领域的技术人员可在不脱离所附权利要求所限定的本发明范围的情况下作出许多修改和更改。

Claims (16)

1.用于使容器(20)内部的流体发泡和/或加热容器(20)内部的流体的发泡设备(100)，所述设备还包括处理元件(10)、驱动单元(30)以及不同的加热单元(40)，使得所述处理元件(10)与所述加热单元(40)和所述驱动单元(30)机械分离，所述处理元件(10)能够在所述容器(20)内部响应于所述驱动单元(30)所产生的磁场运动，所述处理元件(10)还能够被所述加热单元(40)所提供的振荡磁场感应地加热。
2.根据权利要求1所述的发泡设备(100)，其中提供于所述流体的所述发泡和/或加热取决于所述处理元件(10)和所述驱动单元(30)之间的距离，并且取决于所述处理元件(10)和所述加热单元(40)之间的距离。
3.根据前述权利要求中任一项所述的发泡设备(100)，其中所述驱动单元(30)和所述处理元件(10)相距一分离驱动空间(12)，所述分离驱动空间的尺寸允许所述处理元件(10)至少部分地定位在所述驱动单元(30)所产生的磁场内部。
4.根据权利要求3所述的发泡设备(100)，其中所述分离驱动空间(12)包含在1mm和10mm之间，优选地在1mm和6mm之间，并且更优选地在1mm和4mm之间。
5.根据前述权利要求中任一项所述的发泡设备(100)，其中所述加热单元(40)和所述处理元件(10)相距一分离加热空间(13)，所述分离加热空间的尺寸使得能量传递效率为约50％。
6.根据权利要求5所述的发泡设备(100)，其中所述分离加热空间(13)包含在1mm和10mm之间，优选地在1mm和8mm之间，并且更优选地在1mm和6mm之间。
7.根据前述权利要求中任一项所述的发泡设备(100)，其中所述处理元件(10)距离所述容器(20)的内壁具有一定的距离，所述距离包含在0.5mm和9mm之间，优选地在1mm和4mm之间，并且更优选地在1mm和2mm之间。
8.根据前述权利要求中任一项所述的发泡设备(100)，其中所述处理元件(10)包括与固定磁绕组或所述驱动单元(30)中的至少一个旋转永久磁体相互作用的永久磁极。
9.根据前述权利要求中任一项所述的发泡设备(100)，其中所述处理元件(10)包括响应于来自所述加热单元(40)的振荡磁场的可感应地加热的材料。
10.根据权利要求9所述的发泡设备(100)，其中所述处理元件(10)还包括食物安全材料的涂层。
11.根据前述权利要求中任一项所述的发泡设备(100)，其中所述处理元件(10)包括至少一个开口(31)，空气穿过所述开口被吸向所述处理元件(10)的下部。
12.根据前述权利要求中任一项所述的发泡设备(100)，其中所述处理元件(10)包括至少一个干扰元件(32)以在所述流体中形成湍流。
13.根据前述权利要求中任一项所述的发泡设备(100)，其中所述容器(20)为允许将空气掺入到所述流体中以用于将所述流体发泡的开口容器。
14.根据权利要求1至12中任一项所述的发泡设备(100)，其中所述容器(20)被构造为包括入口(61)的贮器(63)，流体和空气穿过所述入口被引入所述容器(20)中。
15.根据前述权利要求中任一项所述的发泡设备(100)，其中所述容器(20)由使得其不干扰所述加热单元(40)所提供的振荡磁场的材料制成。
16.根据前述权利要求中任一项所述的发泡设备(100)，所述发泡设备还包括耦合至所述驱动单元(30)和/或耦合至所述加热单元(40)的控制单元，以控制它们向所述处理元件(10)提供的磁场的强度。
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