CN117256722B - 一种冰淇淋机搅拌器及其搅拌方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种冰淇淋机搅拌器及其搅拌方法，属于物料混合领域。搅拌器包括冷冻缸、搅拌驱动装置和搅拌回转机构，位于冷冻缸外侧的搅拌驱动装置用于驱动位于冷冻缸中的搅拌回转机构回转，搅拌回转机构包括同轴设置且旋转方向相反的外搅拌组件和内搅拌组件。在旋转的过程中，外搅拌组件和内搅拌组件分别将物料推向相反的方向；外搅拌组件上带有始终与冷冻缸的缸体内壁接触的弹性刮板。本发明实现了内外双层反向搅拌，使物料在冷冻缸中形成循环流动，被反复交错搅拌，不仅提高了搅拌效率，而且使得物料更加均匀，确保空气与物料充分混合，实现二次甚至多次膨化，同时还具有结构简单、成本低等优点。
Description
技术领域
本发明属于物料混合领域，具体为一种冰淇淋机搅拌器及其搅拌方法。
背景技术
软冰淇淋机是用来生产冷冻甜品冰淇淋而专门设计的自动化设备，可以将奶粉、冰块、水果等物料在冷冻的环境下搅拌成为冰淇淋。它主要包括压缩机、冷凝器、蒸发器（三者统称制冷系统），还包括冷冻缸、搅拌电机、电路板控制系统以及整体框架和外壳等。
冰淇淋是一种冷冻膨化食品，冰淇淋膨化率的高低决定了冰淇淋的口感。为了获得更好的口感，当冰淇淋原料液和空气混合成为一体进入冷冻缸后，需要在不断降温的同时进行搅拌，实现膨化，使冰淇淋的体积增大几倍。
现有技术中的冰淇淋机搅拌设备大多采用螺旋刮板的结构。例如公开号为CN116850818A的中国发明专利申请，它公开了一种无脂肪型冰淇淋原料混合设备，通过搅拌杆和刮板对物料进行搅拌。
然而，现有的膨化搅拌装置在结构设计上存在一些问题，如：1、不能快速而均匀地搅拌混合，容易结冰冻缸；2、通常在一次膨化后，物料立即被输送出去，不能再次与空气进行混合实现二次膨化，制得的冰淇淋膨化率合格率低。
发明内容
本发明提出了一种冰淇淋机搅拌器及其搅拌方法，其目的是：1、解决搅拌效率低、均匀性差的问题；2、解决一次膨化后的物料无法再次与空气混合实现二次膨化的问题。
本发明技术方案如下：
一种冰淇淋机搅拌器，包括冷冻缸，还包括搅拌驱动装置和搅拌回转机构，位于冷冻缸外侧的搅拌驱动装置用于驱动位于冷冻缸中的搅拌回转机构回转，所述搅拌回转机构包括同轴设置且旋转方向相反的外搅拌组件和内搅拌组件，所述外搅拌组件环绕在内搅拌组件的外侧；所述内搅拌组件和外搅拌组件上均设有倾斜的刮板，在旋转的过程中，外搅拌组件和内搅拌组件分别将物料推向相反的方向；
所述外搅拌组件上带有始终与冷冻缸的缸体内壁接触的弹性刮板。
作为所述冰淇淋机搅拌器的进一步改进：所述搅拌驱动装置包括轴承座、动力输入轴、第一锥齿轮、中间转轴、第二锥齿轮、第三锥齿轮、第四锥齿轮和第五锥齿轮，还包括离合机构；
所述轴承座相对于冷冻缸固定设置；所述动力输入轴和中间转轴相互平行、且均通过转动连接方式安装在轴承座上；动力输入轴的轴线与冷冻缸相垂直；所述第一锥齿轮安装在动力输入轴上，所述第二锥齿轮和第三锥齿轮安装在中间转轴上，第一锥齿轮和第二锥齿轮相啮合；
所述第四锥齿轮通过滑动配合方式安装在内搅拌组件的左端，并带动内搅拌组件转动；所述离合机构相对于冷冻缸固定设置，用于驱动所述第四锥齿轮左右移动，以实现与第三锥齿轮的啮合和分离；
所述第五锥齿轮安装在外搅拌组件的左端，并与第一锥齿轮相啮合。
作为所述冰淇淋机搅拌器的进一步改进：所述离合机构包括电磁推杆和转动套；
所述电磁推杆包括阀座、安装在阀座上的电磁线圈以及穿过电磁线圈和阀座的阀杆；
所述阀杆上套装有第一弹簧，并通过螺纹连接方式安装有调节螺母；所述第一弹簧一端与调节螺母接触、另一端与阀座接触；所述电磁线圈用于驱动阀杆向一侧移动，所述第一弹簧用于推动阀杆向另一侧移动；
所述转动套通过转动连接方式安装在阀杆上，所述第四锥齿轮安装在转动套上。
作为所述冰淇淋机搅拌器的进一步改进：所述外搅拌组件还包括转动连接套、左固定环、连接杆和右固定环；
所述转动连接套通过转动连接方式与冷冻缸相连接，所述第五锥齿轮安装在转动连接套上；
所述左固定环与转动连接套相连接；所述连接杆为多组，绕冷冻缸的轴线圆周均布，各所述连接杆左端与左固定环相连接、右端与右固定环相连接；
所述弹性刮板安装在连接杆上，倾斜设置。
作为所述冰淇淋机搅拌器的进一步改进：所述弹性刮板包括壳体和通过滑动连接方式安装在壳体中的芯板，所述芯板的外端安装有刮头；所述壳体中还安装有向外侧推动芯板的第二弹簧；
所述壳体中还设有穿过所述芯板上的条形槽的销钉。
作为所述冰淇淋机搅拌器的进一步改进：所述内搅拌组件包括穿过所述转动连接套的内孔的内转动轴座；所述内转动轴座和转动连接套之间为滑动接触或安装有滚动组件，以实现内转动轴座相对于转动连接套的自由转动；
所述第四锥齿轮通过滑动连接方式安装在内转动轴座的左端；
所述内搅拌组件还包括安装在内转动轴座上的内搅拌轴，所述内搅拌轴上安装有倾斜设置的固定刮板，还安装有搅拌叶片。
作为所述冰淇淋机搅拌器的进一步改进：所述冷冻缸的缸体的左端设置有物料入口；缸体右端开口处安装有出料阀。
作为所述冰淇淋机搅拌器的进一步改进：所述出料阀包括覆盖在缸体右端的门板，所述门板内设置有阀孔，所述阀孔与缸体的内腔通过开设在门板上的物料出口相连通；
所述阀孔中安装有可上下移动的阀柱；
所述门板上通过转动连接方式安装有手柄，所述手柄上设有开槽，所述开槽与安装在阀柱上的销轴相配合，驱动阀柱上下移动。
作为所述冰淇淋机搅拌器的进一步改进：所述冷冻缸包括设置在冷冻缸的缸体外侧的螺旋冷却套，所述螺旋冷却套的右端设置有冷却剂入口、左端设置有冷却剂出口。
本发明还提供了基于所述冰淇淋机搅拌器的搅拌方法，步骤如下：
步骤1、先使冷冻缸冷却至-9℃至-8℃，然后将物料和空气从物料入口加入到缸体中；
步骤2、通过电机驱动动力输入轴转动，此时第四锥齿轮和第三锥齿轮啮合，动力输入轴依次通过第一锥齿轮和第五锥齿轮带动外搅拌组件正向旋转，将靠近冷冻缸内壁的物料向右侧推进，同时动力输入轴依次通过第一锥齿轮、第二锥齿轮、第三锥齿轮和第四锥齿轮带动内搅拌组件反向旋转，将冷冻缸中心区域的物料向左推进；本步骤中，冷冻缸内温度保持在-8℃至-7℃；
步骤3、当膨化率满足要求后，电机停止转动，保温预设时长；
步骤4、电磁推杆动作，使第四锥齿轮和第三锥齿轮分离；
步骤5、电机再次启动，同时打开出料阀，此时动力输入轴依次通过第一锥齿轮和第五锥齿轮带动外搅拌组件正向旋转，将靠近冷冻缸内的物料向右侧推进、经过出料阀从冷冻缸右端挤出。
相对于现有技术，本发明具有以下积极效果：
1、本发明实现了内外双层反向搅拌，使物料在冷冻缸中形成循环流动，被反复交错搅拌，不仅提高了搅拌效率，而且使得物料更加均匀，确保空气与物料充分混合，实现二次甚至多次膨化。
2、本发明通过基于锥齿轮和离合机构的传动机构实现内外两层搅拌组件的同步驱动，不仅实现了膨化过程中的反向同步搅拌，而且在断开第三锥齿轮和第四锥齿轮之间的动力传输后能够将物料快速排出，结构简单，成本低，控制方便，能够确保生产连续、可靠进行。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为图1中A部分的局部放大图；
图3为图1中B部分的局部放大图；
图4为图1中C部分的局部放大图；
图5为外搅拌组件的结构示意图；
图6为内搅拌组件的结构示意图；
图7为弹性刮板的结构示意图。
图中部件名称：
1、电磁推杆；2、转动套；3、第四锥齿轮；4、第五锥齿轮；5、转动连接套；6、冷冻缸；7、内转动轴座；8、左固定环；9、内搅拌轴；10、连接杆；11、弹性刮板；12、出料阀；13、搅拌叶片；14、固定刮板；15、轴承座；16、动力输入轴；17、第一锥齿轮；18、中间转轴；19、第二锥齿轮；20、第三锥齿轮；21、第一轴封；22、第二轴封；23、右固定环；1-1、电磁线圈；1-2、阀杆；1-3、调节螺母；1-4、第一弹簧；1-5、阀座；6-1、物料入口；6-2、冷却剂出口；6-3、螺旋冷却套；6-4、冷却剂入口；11-1、壳体；11-2、芯板；11-3、第二弹簧；11-4、刮头；11-5、销钉；12-1、门板；12-2、手柄；12-3、阀柱；12-4、物料出口。
具体实施方式
下面结合附图详细说明本发明的技术方案：
如图1，一种冰淇淋机搅拌器，包括冷冻缸6，还包括搅拌驱动装置和搅拌回转机构。其中，位于冷冻缸6外侧的搅拌驱动装置用于驱动位于冷冻缸6中的搅拌回转机构回转。
所述搅拌回转机构包括同轴设置且旋转方向相反的外搅拌组件和内搅拌组件，所述外搅拌组件环绕在内搅拌组件的外侧。所述内搅拌组件和外搅拌组件上均设有倾斜的刮板，在旋转的过程中，外搅拌组件和内搅拌组件分别将物料推向相反的方向。同时，所述外搅拌组件上带有始终与冷冻缸6的缸体内壁接触的弹性刮板11。
具体的，如图1和2，所述冷冻缸6包括设置在冷冻缸6的缸体外侧的螺旋冷却套6-3，所述螺旋冷却套6-3的右端设置有冷却剂入口6-4、左端设置有冷却剂出口6-2。
进一步的，所述搅拌驱动装置包括电机、轴承座15、动力输入轴16、第一锥齿轮17、中间转轴18、第二锥齿轮19、第三锥齿轮20、第四锥齿轮3和第五锥齿轮4，还包括离合机构。
所述电机与动力输入轴16通过联轴器相连接。
所述轴承座15相对于冷冻缸6固定设置。所述动力输入轴16和中间转轴18相互平行、且均通过转动连接方式安装在轴承座15上。动力输入轴16的轴线与冷冻缸6相垂直；所述第一锥齿轮17安装在动力输入轴16上，所述第二锥齿轮19和第三锥齿轮20安装在中间转轴18上，第一锥齿轮17和第二锥齿轮19相啮合。
所述第四锥齿轮3通过滑动配合方式安装在内搅拌组件的左端，并带动内搅拌组件转动；所述离合机构相对于冷冻缸6固定设置，用于驱动所述第四锥齿轮3左右移动，以实现与第三锥齿轮20的啮合和分离。
所述第五锥齿轮4安装在外搅拌组件的左端，并与第一锥齿轮17相啮合。
进一步的，所述离合机构包括电磁推杆1和转动套2。
所述电磁推杆1包括阀座1-5、安装在阀座1-5上的电磁线圈1-1以及穿过电磁线圈1-1和阀座1-5的阀杆1-2。
所述阀杆1-2上套装有第一弹簧1-4，并通过螺纹连接方式安装有调节螺母1-3；所述第一弹簧1-4一端与调节螺母1-3接触、另一端与阀座1-5接触。所述转动套2通过轴承安装在阀杆1-2上，所述第四锥齿轮3安装在转动套2上。
所述电磁线圈1-1用于驱动阀杆1-2向右侧移动。当电磁线圈1-1停止通电时，第一弹簧1-4推动阀杆1-2向左侧归位，从而实现第三锥齿轮20和第四锥齿轮3之间的传动离合控制。
进一步的，如图1、3和5，所述外搅拌组件还包括转动连接套5、左固定环8、连接杆10和右固定环23。
所述转动连接套5通过转动连接方式与冷冻缸6相连接，所述第五锥齿轮4安装在转动连接套5上。所述左固定环8与转动连接套5相连接。
所述连接杆10为四组，绕冷冻缸6的轴线圆周均布。各所述连接杆10左端与左固定环8相连接、右端与右固定环23相连接。
所述弹性刮板11安装在连接杆10上，倾斜设置。
进一步的，如图7，所述弹性刮板11包括壳体11-1和通过滑动连接方式安装在壳体11-1中的芯板11-2，所述芯板11-2的外端安装有可更换的柔性的刮头11-4。所述壳体11-1中还安装有向外侧推动芯板11-2的第二弹簧11-3。在第二弹簧11-3的作用下，所述刮头11-4始终与冷冻缸6的缸体内壁保持接触。
所述壳体11-1中还设有穿过所述芯板11-2上的条形槽的销钉11-5，用于放置芯板11-2脱落。
进一步的，如图1、3和6，所述内搅拌组件包括穿过所述转动连接套5的内孔的内转动轴座7。所述内转动轴座7和转动连接套5之间为滑动接触，或安装有滚动组件（如轴承或钢珠滚架），以实现内转动轴座7相对于转动连接套5的自由转动。
所述第四锥齿轮3通过花键安装在内转动轴座7的左端，在带动内转动座转动的同时，还可以在电磁推杆1的作用下左右移动。
所述内搅拌组件还包括安装在内转动轴座7上的内搅拌轴9，所述内搅拌轴9上安装有倾斜设置的固定刮板14，还安装有搅拌叶片13。
进一步的，所述内搅拌轴9和左固定环8之间设有第一轴封21，所述左固定环8和冷冻缸6缸体的左端内壁之间设有第二轴封22，防止物料从相对转动的缝隙处泄漏。
进一步的，如图1和4，所述冷冻缸6的缸体的左端设置有物料入口6-1；缸体右端开口处安装有出料阀12。
所述出料阀12包括覆盖在缸体右端的门板12-1，所述门板12-1内设置有阀孔，所述阀孔与缸体的内腔通过开设在门板12-1上的物料出口12-4相连通。所述阀孔中安装有可上下移动的阀柱12-3。
所述门板12-1上通过转动连接方式安装有手柄12-2，所述手柄12-2上设有开槽，所述开槽与安装在阀柱12-3上的销轴相配合，驱动阀柱12-3上下移动，实现物料出口12-4的开闭控制。
本搅拌器的搅拌方法如下：
步骤1、先使冷冻缸6冷却至-9℃至-8℃，然后将物料（例如乳脂肪、非乳脂肪固体、糖分、乳化剂稳定剂、鸡蛋、奶油、复合稳定剂等）和空气分别经膨化隔膜吸液泵和膨化隔膜供气泵从物料入口6-1加入到缸体中。
步骤2、通过电机驱动动力输入轴16转动，此时第四锥齿轮3和第三锥齿轮20啮合。动力输入轴16依次通过第一锥齿轮17和第五锥齿轮4带动外搅拌组件正向旋转，将靠近冷冻缸6内壁的物料向右侧推进，同时动力输入轴16依次通过第一锥齿轮17、第二锥齿轮19、第三锥齿轮20和第四锥齿轮3带动内搅拌组件反向旋转，将冷冻缸6中心区域的物料向左推进。
本步骤中，冷冻缸6内温度保持在-8℃至-7℃。
步骤3、当膨化率满足要求后，电机停止转动，保温5分钟。
步骤4、电磁推杆1动作，使第四锥齿轮3和第三锥齿轮20分离。
步骤5、电机再次启动，同时打开出料阀12，此时动力输入轴16依次通过第一锥齿轮17和第五锥齿轮4带动外搅拌组件正向旋转，将靠近冷冻缸6内的物料向右侧推进、经过出料阀12从冷冻缸6右端挤出。
停止打料后，关闭出料阀12，然后返回步骤1开始下一次搅拌膨化。
需要清洗冷冻缸6时，可以向物料入口6-1中注入热水，同时启动外搅拌组件，搅拌2分钟。重复清洗3遍即可。
Claims (6)
1.一种冰淇淋机搅拌器，包括冷冻缸（6），还包括搅拌驱动装置和搅拌回转机构，位于冷冻缸（6）外侧的搅拌驱动装置用于驱动位于冷冻缸（6）中的搅拌回转机构回转，其特征在于：所述搅拌回转机构包括同轴设置且旋转方向相反的外搅拌组件和内搅拌组件，所述外搅拌组件环绕在内搅拌组件的外侧；所述内搅拌组件和外搅拌组件上均设有倾斜的刮板，在旋转的过程中，外搅拌组件和内搅拌组件分别将物料推向相反的方向；
所述外搅拌组件上带有始终与冷冻缸的缸体内壁接触的弹性刮板（11）；
所述搅拌驱动装置包括轴承座（15）、动力输入轴（16）、第一锥齿轮（17）、中间转轴（18）、第二锥齿轮（19）、第三锥齿轮（20）、第四锥齿轮（3）和第五锥齿轮（4），还包括离合机构；
所述轴承座（15）相对于冷冻缸（6）固定设置；所述动力输入轴（16）和中间转轴（18）相互平行、且均通过转动连接方式安装在轴承座（15）上；动力输入轴（16）的轴线与冷冻缸（6）相垂直；所述第一锥齿轮（17）安装在动力输入轴（16）上，所述第二锥齿轮（19）和第三锥齿轮（20）安装在中间转轴（18）上，第一锥齿轮（17）和第二锥齿轮（19）相啮合；
所述第四锥齿轮（3）通过滑动配合方式安装在内搅拌组件的左端，并带动内搅拌组件转动；所述离合机构相对于冷冻缸（6）固定设置，用于驱动所述第四锥齿轮（3）左右移动，以实现与第三锥齿轮（20）的啮合和分离；
所述第五锥齿轮（4）安装在外搅拌组件的左端，并与第一锥齿轮（17）相啮合；
所述离合机构包括电磁推杆（1）和转动套（2）；
所述电磁推杆（1）包括阀座（1-5）、安装在阀座（1-5）上的电磁线圈（1-1）以及穿过电磁线圈（1-1）和阀座（1-5）的阀杆（1-2）；
所述阀杆（1-2）上套装有第一弹簧（1-4），并通过螺纹连接方式安装有调节螺母（1-3）；所述第一弹簧（1-4）一端与调节螺母（1-3）接触、另一端与阀座（1-5）接触；所述电磁线圈（1-1）用于驱动阀杆（1-2）向一侧移动，所述第一弹簧（1-4）用于推动阀杆（1-2）向另一侧移动；
所述转动套（2）通过转动连接方式安装在阀杆（1-2）上，所述第四锥齿轮（3）安装在转动套（2）上；
所述外搅拌组件还包括转动连接套（5）、左固定环（8）、连接杆（10）和右固定环（23）；
所述转动连接套（5）通过转动连接方式与冷冻缸（6）相连接，所述第五锥齿轮（4）安装在转动连接套（5）上；
所述左固定环（8）与转动连接套（5）相连接；所述连接杆（10）为多组，绕冷冻缸（6）的轴线圆周均布，各所述连接杆（10）左端与左固定环（8）相连接、右端与右固定环（23）相连接；
所述弹性刮板（11）安装在连接杆（10）上，倾斜设置；
所述内搅拌组件包括穿过所述转动连接套（5）的内孔的内转动轴座（7）；所述内转动轴座（7）和转动连接套（5）之间为滑动接触或安装有滚动组件，以实现内转动轴座（7）相对于转动连接套（5）的自由转动；
所述第四锥齿轮（3）通过滑动连接方式安装在内转动轴座（7）的左端；
所述内搅拌组件还包括安装在内转动轴座（7）上的内搅拌轴（9），所述内搅拌轴（9）上安装有倾斜设置的固定刮板（14），还安装有搅拌叶片（13）。
2.如权利要求1所述的冰淇淋机搅拌器，其特征在于：所述弹性刮板（11）包括壳体（11-1）和通过滑动连接方式安装在壳体（11-1）中的芯板（11-2），所述芯板（11-2）的外端安装有刮头（11-4）；所述壳体（11-1）中还安装有向外侧推动芯板（11-2）的第二弹簧（11-3）；
所述壳体（11-1）中还设有穿过所述芯板（11-2）上的条形槽的销钉（11-5）。
3.如权利要求1所述的冰淇淋机搅拌器，其特征在于：所述冷冻缸（6）的缸体的左端设置有物料入口（6-1）；缸体右端开口处安装有出料阀（12）。
4.如权利要求3所述的冰淇淋机搅拌器，其特征在于：所述出料阀（12）包括覆盖在缸体右端的门板（12-1），所述门板（12-1）内设置有阀孔，所述阀孔与缸体的内腔通过开设在门板（12-1）上的物料出口（12-4）相连通；
所述阀孔中安装有可上下移动的阀柱（12-3）；
所述门板（12-1）上通过转动连接方式安装有手柄（12-2），所述手柄（12-2）上设有开槽，所述开槽与安装在阀柱（12-3）上的销轴相配合，驱动阀柱（12-3）上下移动。
5.如权利要求1至4任一所述的冰淇淋机搅拌器，其特征在于：所述冷冻缸（6）包括设置在冷冻缸（6）的缸体外侧的螺旋冷却套（6-3），所述螺旋冷却套（6-3）的右端设置有冷却剂入口（6-4）、左端设置有冷却剂出口（6-2）。
6.一种基于如权利要求3所述的冰淇淋机搅拌器的搅拌方法，其特征在于，步骤包括：
步骤1、先使冷冻缸（6）冷却至-9℃至-8℃，然后将物料和空气从物料入口（6-1）加入到缸体中；
步骤2、通过电机驱动动力输入轴（16）转动，此时第四锥齿轮（3）和第三锥齿轮（20）啮合，动力输入轴（16）依次通过第一锥齿轮（17）和第五锥齿轮（4）带动外搅拌组件正向旋转，将靠近冷冻缸（6）内壁的物料向右侧推进，同时动力输入轴（16）依次通过第一锥齿轮（17）、第二锥齿轮（19）、第三锥齿轮（20）和第四锥齿轮（3）带动内搅拌组件反向旋转，将冷冻缸（6）中心区域的物料向左推进；本步骤中，冷冻缸（6）内温度保持在-8℃至-7℃；
步骤3、当膨化率满足要求后，电机停止转动，保温预设时长；
步骤4、电磁推杆（1）动作，使第四锥齿轮（3）和第三锥齿轮（20）分离；
步骤5、电机再次启动，同时打开出料阀（12），此时动力输入轴（16）依次通过第一锥齿轮（17）和第五锥齿轮（4）带动外搅拌组件正向旋转，将靠近冷冻缸（6）内的物料向右侧推进、经过出料阀（12）从冷冻缸（6）右端挤出。
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