СМЕСИТЕЛЬНОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ МАШИНЫ ПО ПРОИЗВОДСТВУ МОРОЖЕНОГО Российский патент 1997 года по МПК A23G9/12 

Изобретение относится к смесительному устройству для машины по производству мороженого, содержащему взбивающий цилиндр с горизонтально расположенной осью, снабженный средствами для извлечения мороженого с одной его стороны. Более конкретно, изобретение относится к такому смесительному устройству, которое содержит периферийный смеситель, вращающийся относительно оси взбивающего цилиндра.

Известны устройства, в которых периферийный вращающийся смеситель в большинстве случаев состоит из пары смесительно скребущих лопастей спиральной формы, которые расположены диаметрально противоположно друг относительно руга на рабочем валу. Упомянутые спиральные лопасти кроме смешивания массы мороженого внутри взбивающего цилиндра предназначены также для соскребания с внутренней стенки этого цилиндра слоя смеси, которая прилипает к упомянутой стенке цилиндра. Этот слой смеси фактически ограничивает тепловые условия смесью и стенкой смесительной камеры, которые определяются соответствующими теплообменными зависимостями, связанными с охлаждающими устройствами, и если их не нарушать, также определяет размеры частиц, рост которых начинает быстро увеличиваться без проведения каких-либо механических действий со смесью. Известные смесительные устройства, однако, обладают рядом существенных недостатков. С конструктивной точки зрения, в целях обеспечения как соскребающего действия, так и вращения смесителя в точно центрированном положении внутри цилиндра, расположение спиральных лопастей на смесителе требует соблюдения строгих монтажных допусков, выдерживание которых часто вызывает необходимость использования дорогостоящей подгоночной обработки. В целом все это еще более затруднено вследствие большой длины смесителя, поэтому чем изготовление смесительного устройства оказывается сложным и дорогостоящим. С функциональной точки зрения спиральные счищающие и смесительные лопасти подвергаются значительному износу, что ухудшает их функционирование, а также приводит в итоге к сложному и трудоемкому вмешательству в процессе их эксплуатации. Процессы трения смесителя о стенку смесительного цилиндра, кроме того, служат причиной нежелательного возникновения металлической пыли, которая загрязняет смесь.

Цель изобретения создание смесительного устройства типа описанного выше устройства, которое позволяет преодолеть недостатки известных смесительных устройств и обеспечить более высокую функциональную эффективность.

Это достигаются посредством смесительного устройства типа, в котором периферийный вращающийся смеситель состоит из двух смесительных лопастей спиральной формы, расположенных диаметрально противоположно одно к другому и простирающихся по существу по всей длине смесительного цилиндра, при этом расстояние лопастей от внутренней стенки цилиндра является незначительным; упомянутые смесительные лопасти опираются на втулку, которая является частью рабочего вала, а между двумя смесительными лопастями располагается несколько счищающих лопаток, способных взаимодействовать своими радиальными наружными сторонами с внутренней стенкой смесительного цилиндра, и которые располагаются в шахматном порядке под углом и продольно по всей длине цилиндра.

В соответствии с другим признаком изобретения очищающие лопатки установлены в смесителе с самоцентральной и саморегулированием и осциллируют в радиальном направлении относительно смесителя и обладают, таким образом, наклоном по отношению к радиальному направлению, а кромка счищающей лопатки имеет такую форму, что действие сжатия по отношению к внутренней стенке цилиндра способствует переносу массы мороженого или смеси, накапливаемой на его радиальной внутренней стороне.

Если смотреть в направлении вращения смесителя, то счищающие лопатки располагаются позади по отношению к смесительным лопастям. Смесительные лопасти, таким образом, уменьшает толщину слоя мороженого, осаждаемого на стенке смесительного цилиндра и поддерживают толщину этого слоя приблизительно в 3 мм. Счищающие действия лопаток, которые изготовлены из пластического материала, следовательно, обеспечивают постоянное и относительно низкое давление на стенку, избегая при этом их изгиба и искривления, в то же время процесс очистки осуществляется по линейному контакту внутри камеры.

В соответствии со следующим усовеpшенствованием на выводном конце, связанном с входным отверстием смесительной камеры, смесительный элемент несет смесительно-счищающую головку, которая снабжена радиальными смешивающими и очищающими выступами, образующими винтовые продолжения самих смесительных лопастей. Эти продолжения простираются вплоть до головки (смесительного цилиндра) для извлечения мороженого и выполнены таких размеров, чтобы в работе соприкасаться с внутренней стенкой этого цилиндра.

Преимуществом является то, что средства поддержки смесительных лопастей и счищающих лопаток выполнены таким образом, что достигается возможность расположения в центральной зоне устройства стационарного контр смесителя.

В дополнение к вышеуказанному, и в целях эффективного преодоления конструктивных недостатков известных смесительных устройств смеситель согласно данного изобретению обладает определенными преимуществами функционального характера. Благодаря исключению необходимости использования периферийных спиральных лопастей в качестве счищающих элементов перемешивание смеси или массы мороженого осуществляется более эффективно. Счищающие лопатки также более эффективно выполняют свои функции. Благодаря их свободно колеблющейся или саморегулирующейся опоре лопатки всегда плотно прижимаются к внутренней стенке цилиндра без какого-либо увеличения трения до чрезмерной величины, в результате чего загрязнение смеси мороженого пылью, возникаемой вследствие трения поверхностей, исключается и нагрузка на рабочие узлы также снижается.

Изобретение также обладает другими положительными характеристиками, которые способствуют дальнейшему совершенствованию смесительного устройства и которые являются предметом патентных притязаний.

Характерные особенности изобретения и его преимущества, которые свойственны устройству, показаны более подробно в последующем описании предпочтительного выполнения, иллюстрированном неограничивающим примером, показанным на прилагаемых чертежах, на которых на фиг.1 вид сбоку смесителя согласно изобретения установленного в смесительном цилиндре; на фиг.2 - продольный осевой разрез устройства согласно фиг.1; на фиг.3 поперечный разрез устройства согласно фиг. 1; на фиг.4 перспективный вид смесительно-счищающей головки; на фиг.5-7 представляют альтернативные решения опорных штифтов счищающих лопаток.

Соответственно на фиг.1-3 показан смесительный цилиндр 1 машины для изготовления мороженого. Вокруг цилиндра 1 расположен змеевик-испаритель 2 охлаждающего устройства. Открытая сторона цилиндра 1 закрыта заслонкой 3, в которой имеется отверстие 4 для извлечения мороженого, связанное через радиальную трубку 5 с внутренним пространством цилиндра 1, а посредством фигурного выпускного отверстия 6 с наружной стороной. Мороженое из цилиндра извлекается с помощью распределительного устройства, например, распределительного плунжера, который подвижно установлен в отверстии 4 (не показан, поскольку известен сам по себе).

Внутри цилиндра 1 коаксиально размещено смесительное устройство, которое состоит из двух периферийных смесительных лопастей 7 спиральной формы. Смесительные лопасти 7 закреплены диаметрально противоположно друг относительно друга на нескольких цилиндрических опорных элементах, один из которых представляет собой ступицу 8, которая является деталью рабочего вала 9, в то время как другие элементы состоят из опорных втулок 10. Свободный конец рабочего вала 9 установлен в направляющей вращаемым и герметичным образом, выходя из цилиндра 1, и связан с приводом (не показан).

Смесительные лопасти 7 простираются почти по всей длине сбивного цилиндра 1, прерываясь на заданном расстоянии от головок собственно цилиндра 1, под углом приблизительно в 270^o и расположены с небольшим зазором от внутренней стенки смесительного цилиндра 1. Опорные элементы (или цилиндрические втулки 10 и ступица 8) расположены по существу равноудаленно друг от друга по длине смесительных лопастей 7. В частности, устройство снабжено тремя опорными втулками 10, две из которых расположены у концов смесительных лопастей 7, в то время как ступица 8 и еще одна втулка 10 расположены соответственно в промежуточных точках, в которых угловое развертывание смесительных лопастей 7 составляет 90 и 180^o C. Ступица 8, таким образом, расположена в смесителе в промежуточном положении, находясь между соответствующей конечной опорной втулкой 10 и следующей втулкой.

Между смесительными лопастями 7 расположены три счищающие лопатки 11, каждая из которых закреплена на опорных элементах 8 и 10, простираясь от одной к другой, в частности, до центральной зоны следующей лопасти. Три счищающие лопатки 11 расположены в шахматном порядке продольно и под углом друг относительно друга по осевой длине смесительных лопастей 7 так, чтобы перекрывать по существу всю внутреннюю поверхность смесительного цилиндра 1 в процессе вращения смесителя. Их длина должна быть такой, чтобы полосы работы счищающих лопаток 11 перекрывали одна другую. Как это видно, в частности, из фиг.3. лопатки расположены наклонно и радиально к внешней стороне по отношению к положению касательной к цилиндрическим опорным элементам (цилиндрическим втулкам 10 и ступицы 8).

Счищающий конец счищающих лопаток 11 выполнен сужающимся в виде клина с внешней радиальной стороны, в то время как сами счищающие лопатки 11 установлены с возможностью колебания в обе стороны в радиальном направлении и изготовлены из соответствующего пластического материала, предпочтительно из так называемого "делрина".

Каждая счищающая лопатка 11 (фиг.3) связана через соответствующее отверстие 111 с опорным штифтом 12, простирающимся радиально наружу от связанного с ним опорного элемента (8 и 10), т.е. или от опорной втулки 10, или от ступицы 8. Отверстия 111 имеют коническое расширение в области каждой поверхности счищающих лопаток 11, в результате чего внутренняя стенка самих отверстий 111 оказывается изогнутой, что допускает осцилляцию счищающей лопатки 11 относительно оси, которая в основном параллельна оси смесительного цилиндра 1.

Угловой диапазон колебаний счищающих лопаток 11 ограничивается соответствующим средством 13, состоящим, например, из ограничительных штифтов. Упомянутые ограничительные штифты 13 закреплены таким образом, что они простираются в радиальном направлении от соседних опорных элементов 8 и 10, между которыми расположены счищающая лопатка 11. Эти штифты также снабжены отверстиями 113, с которыми взаимодействуют концы счищающих лопаток 11, которые соответственно закруглены и расположены против счищающих концов. В радиальном направлении смесителя отверстие 113 имеет длину, большую по сравнению с толщиной счищающих лопаток 11.

В процессе сбивания, когда смесительные лопатки 7 перемешивают только массу мороженого, счищающие лопатки 11 перемещаются вдоль внутренней стенки смесительного цилиндра 1, счищая слой смеси, прилипающий к стенке цилиндра. Сила давления счищающих лопаток 11 определяется количеством массы, счищаемой со стенки цилиндра 1, которая имеет тенденцию к накоплению на радиальной внутренней поверхности счищающих лопаток 11.

Величина силы давления ограничена малыми значения и сохраняется равномерной по всей линии контактирования счищающей лопатки 11 с цилиндром 1 благодаря действию смесительных лопастей 7. Действие упомянутых смесительных лопастей 7 фактически предшествует действию счищающих лопаток 11 с учетом направления вращения смесителя, ограничивая толщину слоя мороженого, который прилипает к стенке цилиндра 1, причем толщина этого слоя оказывается более или менее постоянной и равной приблизительно 3 мм. Свободное колебание, хотя и в ограниченном угловом диапазоне, счищающих лопаток 11 гарантирует как их хорошее прижатие к внутренней стенке, избегая при этом излишнее трение, так и саморегулирующееся действие лопаток, что позволяет автоматически снизить влияние износа.

В соответствии с альтернативным выполнением, показанным на фиг.5-7, опорные штифты 12 могут иметь также изогнутую форму, что способствует дальнейшему улучшению осцилляции. Опорные штифты 12 могут иметь промежуточные участки 112, которые являются более тонкими, и расширенную конечную головку 212, выполненной за одно целое с упомянутым штифтом 12 (фиг.6), или же состоящей из съемного элемента, такого, как например, кольцо 212, которое может быть упруго взаимодействовать с кольцевой канавкой 312 на свободном конце 12.

На самом конце с заслонкой 3 смеситель имеет головку 15, изготовленную предпочтительно из подходящего пластического материала, в частности, из так называемого "делрина". Головка 15 снабжена вставляемыми удлинением 16, которым она взаимодействует с опорной втулкой 10 смесительных лопастей 7. Данное удлинение 16 имеет выполненную по диаметру прорезь 116, а на ее внешней стороне один или больше радиальных противовращающих выступов 216, которые могут взаимодействовать с соответствующими отверстиями 110 опорной втулки 10.

На своей внешней стороне, головка 15 имеет пару смесительно-счищающих выступов 17, имеющих спиральную форму и составляющих, соответственно, продолжение каждой смесительной лопасти 7 в направлении заслонки 3. Смесительно-счищающие выступы 17 обладают большей радиальной толщиной по сравнению с толщиной смесительных лопастей 7, и простираются до контактирования с внутренней стенкой цилиндра 1. Они прекращают удлинение 16 на некотором расстоянии радиально от последней, образом блокировочную прорезь 18, в которую помещают осевое удлинение опорной втулки 10, расположенное за концом смесительных лопастей 7.

Смесительно-счищающие выступы 17 простираются до самой заслонки 3. Что гарантирует лучшую подачу и более эффективное сжатие массы мороженого в трубопроводе 5, связанном с выпускным отверстием 6.

В соответствии со следующим признаком смесительного устройства, внутри опорных втулок 10 коаксиально установлен стационарный контр-смеситель 20.

Контрсмеситель 20 является по существу известным и снабжен опорным валом 21, на котором закреплены смесительные элементы 26. Эти смесительные элементы 26 содержат V-образные стержневого типа элементы, которые закреплены диаметрально расположенными парами на валу 21, и радиальные выступы которых меньше внутреннего диаметра опорных втулок 10 смесительных лопастей 7. Опорный вал 21 связан с этими втулками, взаимно вращающимися в соосном гнезде 108, расположенном на свободном конце ступицы 8. Его конец, связанный с заслонкой 3, установлен за смесительно-счищающей головкой 15 направляемым и вращаемым образом в коаксиальном отверстии 19. Соответствующий конец контрсмесителя 20 имеет поперечную пластину 22, снабженную двумя отверстиями или выемками 23, расположенными на двух противоположных сторонах ее концов. В отверстия или выемки 23 входят штифты 24, аксиально простирающиеся от внутренней стороны заслонки 3 таким образом, чтобы препятствовать вращению контрсмесителя 20. Очевидно, что поперечная пластина 22 имеет меньшую длину по сравнению с наружным диаметром смесительно-счищающей головки 15 так, чтобы не препятствовать ее смесительно-счиающим выступам 17.

Предлагаемое изобретение, конечно, не ограничивается выполнениями которые были только что описаны и проиллюстрированы, и которые могу быть видоизменены в различных конструктивных вариантах без отступления от основных принципов, представленных в описании формуле изобретения.

Использование: смесительные устройства для машин по производству мороженого. Сущность изобретения: смесительное устройство для машины по производству мороженого включает смесительный цилиндр с горизонтальной осью и средствами для извлечения мороженого с одной его стороны. В цилиндре установлен с возможностью вращения относительно его оси периферийный смеситель, состоящий из двух смесительных лопастей спиральной формы, расположенных диаметрально противоположно одна относительно другой и простирающихся по всей внутренней длине цилиндра. Между смесительными лопастями расположено несколько счищающих лопаток, взаимодействующих внешними сторонами с внутренней стенкой цилиндра. Счищающие лопатки распределены по длине цилиндра ступенями в шахматном порядке, под углом и продольно одна относительно другой. 22 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Смесительное устройство для машины по производству мороженого, включающее смесительный цилиндр с горизонтальной осью и средствами для извлечения мороженого с одной его стороны, периферийный смеситель, установленный с возможностью вращения относительно оси цилиндра и состоящий из двух смесительных лопастей спиральной формы, расположенных диаметрально противоположно одна относительно другой и простирающихся по всей внутренней длине цилиндра на небольшом расстоянии от его внутренней стенки, причем смесительные лопасти опираются на ступицу рабочего вала, отличающееся тем, что между смесительными лопастями расположено несколько счищающихся лопаток, установленных с возможностью воздействия внешними сторонами с внутренней стенкой цилиндра, при этом счищающие лопатки распределены по длине цилиндра ступенями в шахматном порядке, под углом и продольно одна относительно другой. 2. Смесительное устройство по п.1, отличающееся тем, что счищающие лопатки ориентированы по существу в направлении вращения периферийного смесителя и наклонены радиально наружу к внутренней стенке цилиндра. 3. Смесительное устройство по п.1 или 2, отличающееся тем, что счищающие лопатки установлены на опорах с возможностью самоцентровки и самоустановки. 4. Смесительное устройство по п.3, отличающееся тем, что счищающие лопатки установлены с возможностью свободных колебаний в обе стороны в радиальном направлении периферийного смесителя и установлены с наклоном к радиальному направлению, при этом их счищающие кромки имеют такую форму, которая вызывает прижатие счищающих лопаток к внутренней стенке цилиндра массой мороженого или смеси, накапливающейся на их радиально внутренней стороне. 5. Смесительное устройство по одному или более из пп.1 4, отличающееся тем, что счищающие лопатки по направлению вращения периферийного смесителя расположены позади смесительных лопастей для выравнивания и ограничения смесительными лопастями толщины слоя мороженого или смеси, прилипающего к внутренней стенке цилиндра, предпочтительно до толщины приблизительно в 3 мм. 6. Смесительное устройство по одному или более пп. 1 5, отличающееся тем, что выходной конец периферийного смесителя связан с головкой цилиндра для извлечения мороженого и несет смесительно-счищающую головку с радиальными смесительно-счищающими выступами, длина которых равна длине головки цилиндра. 7. Смесительное устройство по п.6, отличающееся тем, что смесительно-счищающие выступы выполнены в виде спиральных продолжений смесительных лопастей и выступают радиально от смесительно-счищающей головки настолько, что постоянно находятся в соприкосновении с внутренней стенкой цилиндра. 8. Смесительное устройство по п.6 или 7, отличающееся тем, что смесительно-счищающая головка неподвижно насажена на свободный конец периферийного смесителя. 9. Смесительное устройство по одному или более из пп.1 8, отличающееся тем, что каждая счищающая лопатка имеет по меньшей мере одно отверстие для ее присоединения к соответствующему радиальному опорному штифту с возможностью колебания относительно оси периферийного смесителя. 10. Смесительное устройство по п.9, отличающееся тем, что отверстия счищающих лопаток выполнены с коническими расширениями от их средней зоны по направлению к каждой стороне счищающей лопатки. 11. Смесительное устройство по п.9 или 10, отличающееся тем, что опорные штифты изогнуты в соответствии с колебаниями счищающих лопаток и имеют расширенную конечную головку, выполненную фиксированной или съемной, а также участок, который является более тонким. 12. Смесительное устройство по п.6 или 11, отличающееся тем, что оно снабжено средством ограничения угла колебаний счищающих лопаток. 13. Смесительное устройство по п.12, отличающееся тем, что средство ограничения угла колебаний счищающих лопаток состоит из пар ограничительных штифтов, расположенных друг от друга на некотором расстоянии в аксиальном направлении, при этом ограничительные штифты имеют радиальные сферические отверстия для взаимодействия с закругленными краями счищающих лопаток, противоположных счищающим кромкам лопаток, причем радиальные сферические отверстия имеют большие размеры по сравнению с толщиной счищающих лопаток. 14. Смесительное устройство по одному или более из пп. 1 13, отличающееся тем, что оно выполнено с несколькими опорными элементами для смесительных лопастей, равномерно распределенными по его длине. 15. Смесительное устройство по п.13, отличающееся тем, что каждая счищающая лопатка простирается от одного опорного элемента смесительных лопастей к следующему элементу, причем радиальные опорные штифты расположены соответственно на одном из опорных элементов, а ограничительные штифты расположены на обоих опорных элементах. 16. Смесительное устройство по п.15, отличающееся тем, что счищающие лопатки выполнены такой длины, что их рабочие полосы частично перекрывают одна другую. 17. Смесительное устройство по п.14, отличающееся тем, что один из опорных элементов смесительных лопастей представляет собой ступицу цилиндрической формы, в то время как остальные опорные элементы представляют собой опорные цилиндрические втулки соответствующего диаметра. 18. Смесительное устройство по п.17, отличающееся тем, что оно имеет четыре опорных элемента для смесительных лопастей, причем два выполнены в виде опорных втулок, расположенных на концах смесительных лопастей, а два других опорных элемента выполнены в виде ступицы и последующей опорной втулки, расположенных в промежуточном положении, а три счищающие лопатки расположены в шахматном порядке под углом и продольно. 19. Смесительное устройство по п.17, отличающееся тем, что смесительные лопасти имеют угол развертывания приблизительно 270^o, причем они опираются на опорные элементы через каждый 90^o углового разворота. 20. Смесительное устройство по одному или более из пп. 1 19, отличающееся тем, что смесительно-счищающая головка соединена с внутренней стороной соответствующей опорной втулки посредством удлинения, которое снабжено радиальным противовращающим выступом, взаимодействующим с соответствующим отверстием опорной втулки. 21. Смесительное устройство по п.20, отличающееся тем, что удлинение смесительно-счищающей головки имеет радиальную прорезь, а ее смесительно-счищающие выступы частично перекрывают удлинение в радиальном направлении для образования блокировки с удлинением опорной втулки, за концом смесительных лопастей. 22. Смесительное устройство по одному или более из пп. 1 21, отличающееся тем, что внутри опорной втулки и смесительных лопастей, а также между ступицей и смесительно-счищающей головкой, расположен стационарный контрсмеситель со смесительными элементами и опорным валом, который установлен с возможностью свободного вращения в соосном гнезде ступицы и через коаксиальное сквозное отверстие в смесительно-счищающей головке проходит за ее пределы, причем на конце опорного вала установлены съемные противовращающие средства для извлечения мороженого из цилиндра при взаимодействии с его головкой. 23. Смесительное устройство по одному или более из пп. 1 22, отличающееся тем, что смесительно-счищающая головка и счищающие лопатки выполнены из пластического материала, пригодного для пищевых целей, например из "Делрина".