專利名稱：面團攪拌機及具有冷卻套管流道的攪拌缽的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本申請大體涉及面團攪拌機(dough mixer),并且更具體地涉及一種包含具有制冷/冷卻套管流道的攪拌缽的面團攪拌機。
背景技術(shù)：
面包面團的攪拌通常在受控的溫度(如大約78 °F至大約80 T )下進行。在攪拌過程中，摩擦力和粘性剪力(viscous shear)致使面團中的溫度升高,這可能導致面團變得粘連且難于加工。利用被冷卻的攪拌組件來控制在攪拌過程中的面團溫度的攪拌機是已知的。例如，專利號為4，275，568的美國專利公開了一種攪拌機的攪拌缽，所述攪拌缽的片狀板(sheet panel)中包含供冷卻流體通過的流道。對攪拌缽冷卻系統(tǒng)進行改進可提高攪拌機的運行效率。

發(fā)明內(nèi)容
在一個方面，面團攪拌機包括箱體和被支撐在箱體內(nèi)部的缽。所述缽包括缽體，所述缽體限定了開口，面團通過所述開口被加進所述缽內(nèi)以進行攪拌操作。攪拌器被安裝在所述缽中以在缽中旋轉(zhuǎn)。制冷套管被安裝在缽體外部。所述制冷套管包括至少一個流道，所述流道被布置成蛇形(serpentine)結(jié)構(gòu)。彎曲的冷卻通道末端導引件(end guide)和/或彎曲的通道內(nèi)槽(channel interior)或中間導葉(guide vane)被提供用于提高冷卻效率。在下述的附圖和說明中闡述了一個或多個實施例的細節(jié)。通過說明、附圖和權(quán)利要求，本發(fā)明其他的特征、目的和優(yōu)點將變得顯而易見。


圖I為攪拌機的一個實施例的正視圖；圖2為與圖I的攪拌機結(jié)合使用的包含制冷套管的攪拌缽的一個實施例的透視圖；圖3為圖2的攪拌缽的剖面視圖；圖4為攪拌缽沿圖3中的線4-4的布局圖(laid-out view),示出了冷卻劑流經(jīng)制冷套管的過程；圖5為構(gòu)成圖2中的攪拌缽的制冷套管的通道構(gòu)件的一個實施例的端視圖6示出了構(gòu)成制冷套管的通道構(gòu)件的另一個實施例；圖7示出具有彎曲端部和中央導葉的攪拌缽制冷套管。
具體實施例方式參照圖1，攪拌機10包括安裝在箱體14內(nèi)的攪拌缽12。在此圖中，攪拌缽12為敞開頂部20的布置形式，其中所述頂部20被轉(zhuǎn)向一側(cè)。支撐構(gòu)件16支撐攪拌缽12的每一端，所述支撐構(gòu)件16被安裝在支撐板18上。攪拌器22可旋轉(zhuǎn)地安裝在攪拌缽12內(nèi)。攪拌器22包括一對攪拌臂24和26以及包括可旋轉(zhuǎn)軸28，在攪拌操作中所述可旋轉(zhuǎn)軸28支撐并轉(zhuǎn)動攪拌臂24和26。盡管由圖I示出了攪拌器22，但仍可使用各種攪拌器組件，包括如在專利號為6，047，558的美國專利(該專利的細節(jié)通過引用并入本文，就如已在本文充分闡述了一樣)中描述的冷凍攪拌器組件(refrigerated agitator assembly)?，F(xiàn)在參照圖2，攪拌缽12的缽體36上裝備有制冷套管30，所述制冷套管30由數(shù) 個通道構(gòu)件32 (例如由不銹鋼構(gòu)成)構(gòu)成。通道構(gòu)件32提供供冷卻劑，如冷水或乙二醇通過的流道34(見圖3)，從而在攪拌操作中控制或維持攪拌缽12內(nèi)的溫度。缽體36包括U型片狀板38 (例如由不銹鋼構(gòu)成)，所述U型片狀板38構(gòu)成攪拌缽12的前部40、底部42和后部44。側(cè)板46和48連接缽體36的前部40、底部42和后部44。制冷套管30從缽體36的前部40延伸到缽體的后部44。每個側(cè)板46和48上也各裝備有側(cè)通道構(gòu)件50，所以冷卻劑也能沿著缽體36的側(cè)面流動。冷卻劑通道組件52將制冷套管30連接到冷卻劑源(見入口 56)，并且也提供供冷卻劑流出制冷套管的出口 58。冷卻劑通道組件52同樣將側(cè)通道構(gòu)件50連接到冷卻劑源。參照圖3，通道構(gòu)件32是并排對齊的，沿缽體36水平延伸且大體上相互平行?？梢匝b備有延伸方向與片狀板38的延伸方向大體相同的外部U型板，其與通道構(gòu)件32重疊，且在外部U型板和通道構(gòu)件32之間提供可以在其中裝備絕緣材料(圖中未示出)的空間。在其他的實施例中，可能不配備外部U型板。參照圖4,制冷套管30提供第一蛇形流路徑部分(serpentine flow pathsegment) 64和第二蛇形流路徑部分66,第二蛇形流路徑部分66通過通道構(gòu)件68與第一段蛇形流路徑部分64相連，所述通道構(gòu)件68朝前后方向延伸。冷卻劑通過位于缽體36的后部44處的套管入口 70(同樣見圖2)進入冷卻套管30，并且立即通過另一朝前后方向延伸的通道構(gòu)件72流向缽體的前部40。隨后冷卻劑從入口 76處進入第二蛇形流路徑部分66，且沿著每一個通道構(gòu)件32流動并在每一個通道的彎曲端部78轉(zhuǎn)換方向。然后冷卻劑從出口 80處流出第二蛇形流路徑部分66，并沿著朝前后方向延伸的通道構(gòu)件68流至第一蛇形流路徑部分64的入口 82。隨后冷卻劑沿著每一個通道構(gòu)件32流動并在每一個通道的彎曲端部84轉(zhuǎn)換方向，并且從出口 86處流出第一蛇形流路徑部分64(同樣見圖2)。冷卻劑從出口 86處被導向冷卻劑通道組件52的出口 58。冷卻劑流經(jīng)第一蛇形流路徑部分64和第二蛇形流路徑部分66使片狀板38被冷卻并且被用于對缽12的內(nèi)部容積(internal volume)制冷。冷卻劑沿著第一蛇形流路徑部分64和第二蛇形流路徑部分66流動并在其變得過熱之前離開制冷套管30。在一些實施例中，溫度傳感器可能被用于監(jiān)測缽12的溫度，所述溫度傳感器亦可用于控制冷卻劑流過制冷套管30的速率。也可裝備顯示器，以向操作者指示溫度。在其他的實施例中，溫度傳感器被用于監(jiān)測面團的溫度，并且溫度信息被用于根據(jù)需要來打開或關(guān)閉制冷流，而不是用于控制流速。參照圖5，制冷套管30由通道構(gòu)件32構(gòu)成，所述通道構(gòu)件32沿著缽體36側(cè)向延伸。姆個通道構(gòu)件32由統(tǒng)ー的片狀板材(plate of sheet material)構(gòu)成,所述片狀板材被塑形(如通過彎曲)成包括細長的中央板(center panel) 88、通過第一彎頭(bend) 92連接到中央板的第一支腳(leg)90以及通過第二彎頭96連接到中央板的第二支腳94。如圖所示，第一彎頭92朝缽體36的方向彎曲，且第二彎頭96朝背離缽體的方向彎曲。此外，第ニ彎頭96的曲率與第一彎頭92的曲率大致相等，從而角α2與角も大致相等，在此，α是如圖所示的從各支腳量到中央板88得出的。在一些實施例中，Ci1和α2至少為約90°且小于180°。在一些實施例中，例如在圖6所示的實施例中，α2與も不相等。在這個實施例中，α2大于aド參照前面的圖4以及下面的附圖，缽冷卻通道具有改善缽的結(jié)構(gòu)和提高冷卻性能的有益特征。在過去的設(shè)計中，冷卻套管具有高壓降和許多的流動冷卻劑回流區(qū)(recirculation zone),使得排熱效率低,需要更多的制冷(ON)時間。在一個實施例中，缽冷卻通道包括彎曲端部和/或位于槽開ロ中央的圓形導葉，冷卻劑通過所述槽開ロ流向相鄰的通道。如圖7和8所示，當彎曲端部和圓形導葉同時存在于缽冷卻通道中時，通道末端導引件和圓形導葉被放置為彼此為共同徑向的(co-radialto each other)(即具有相同中心軸的部分)。在一個實施例中，彎曲端部78如圖4所示進行放置。圖4中所示的彎曲端部的布置的位置和幾何結(jié)構(gòu)是根據(jù)對HSlO攪拌缽模型的CFD (即計算流體動力學)分析來選擇的。圖4中所示的設(shè)計是基于所收集到的關(guān)于壓降、排熱性能、溫度梯度和冷卻劑流的速度變化圖(velocity profil)的數(shù)據(jù)的。彎曲端部78在特定的流速下產(chǎn)生流線型流動模式(streamlined flow pattern),并允許冷卻劑邊界層形成在套管上,且提高了冷卻套管的排熱能力。對圖4中所描述的實施例進行的CFD分析表明，在使用彎曲端部78的冷卻套管中的速度梯度增大且壓降降低(相比于使用方形端部的實施例)。如上所述，冷卻劑沿著在攪拌缽的冷卻套管中的蛇形流路徑流動。冷卻劑這樣的流動允許從系統(tǒng)中排熱。在一個實施例中，圓形導葉90被置于位于套管輪廓尾部的彎曲端部的中央，引導冷卻劑流向相鄰通道，如圖8所示。如圖8所示，彎曲端部78與圓形導葉90是共同徑向的，即它們關(guān)于同一點形成弧線，但它們離開這一點的距離不同。在其他的實施例中，彎曲端部的曲率與圓形導葉的曲率可能是不同的。同樣的，盡管已示出的圓形導葉是対稱的，即其向頂部通道延伸的量與向底部通道延伸的量相等，但其他的實施例也是可能的，其中圓形導葉的頂部和底部中的ー個比相應的另ー個延伸得更遠。在一些實施例中，冷卻套管中的所有導葉的形狀相同，然而在其他的實施例中，冷卻套管內(nèi)的導葉的形狀可能是變化的。如圖9所示，導葉被放置在沿著通道末端和彎曲末部之間的間距92的某一點處。在一個實施例中，導葉被放置在間距92上的某一點處，該點到通道末端的距離與到彎曲端 部的距離相等。在另ー個實施例中，導葉可沿著間距92略微偏移。與導葉的布置相獨立地，導葉的上端94和下端96在相對于通道末端的一定位置范圍內(nèi)，從而導葉的末端可與通道末端(由線98示出)對齊，導葉末端可在超出通道末端Cl1的距離處，或者在通道末端向前d2的距離處，其中，Cl1可介于約I至2英寸且d2可介于約I至2英寸。在再一個實施例中，導葉的上端94的位置與下端96的位置不同。為了創(chuàng)造出使冷卻通道的各處的速度梯度更為一致的設(shè)計，對不同的流速、圓形導葉幾何結(jié)構(gòu)及位置情況進行了 CFD研究。CFD研究表明在使用帶有中央導葉90的彎曲端部78的冷卻套管中的速度梯度增大且壓降降低?；谏鲜龇治?，彎曲端部和圓形導葉產(chǎn)生流線型流動模式和連續(xù)的速度變化圖，降低了壓降，并減少了圍繞套管的流體回流。此外，彎曲端部和圓形導葉使冷卻劑流成流線型以沿著在套管上的邊界層流動，并且降低了系統(tǒng)中的總壓降?；谥辽龠@些特性，具有彎曲端部和/或圓形導葉的設(shè)計通過使冷卻套管中的平均容積溫度(averagevolume temperature)維持恒定來更好地從面團攪拌缽排熱，并且在 流動模式中產(chǎn)生瑞流(turbulence)以允許從缽中恒定地排熱。因此，這些配置使面團攪拌機中的冷卻系統(tǒng)更好地從各批被攪拌的面團中排熱，從而使得面團攪拌周期中的制冷(ON)時間減少。此外，在此描述的實施例1)通過消除拐角(corner)從而減少了缽套管中的應カ點；2)減少了面團攪拌周期中的制冷(ON)時間，從而縮短了面團攪拌周期的總時間；3)可被包含在現(xiàn)有的缽冷卻套管系統(tǒng)中；4)獲得了較低的面團溫度，從而通過限制在加工過程中面團的發(fā)酵(development)可提供更為恒定的最終產(chǎn)品；5)由于提高了效率，從而使面包店的能耗降低；以及6)可消除攪拌過程中的結(jié)冰現(xiàn)象，節(jié)約成本和時間。應當清楚地理解上述說明僅意在作圖解和舉例之用，且并不意在被理解為是限制，并且變化和修改是可能存在的。因此，也可考慮其他的實施例，并且可以在不背離本申請的范圍內(nèi)作出修改和變化。權(quán)利要求為
權(quán)利要求
1.一種面團攪拌機，其包括 缽，所述缽被配置為被支撐在所述面團攪拌機的箱體中，所述缽包括 缽體，所述缽體限定了開口，面團通過所述開口被加進所述缽中以進行攪拌操作； 攪拌器，所述攪拌器被安裝在所述缽中以在缽中旋轉(zhuǎn)；以及 制冷套管，所述制冷套管被安裝在所述缽體外部，所述制冷套管包括至少一個流道，所述流道被布置成蛇形結(jié)構(gòu)，其中所述流道的流向轉(zhuǎn)換端部包括通道末端和彎曲端部。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的面團攪拌機，其中所述流道的所述流向轉(zhuǎn)換端部包括位于所述通道的中間部分的彎曲導葉，其中所述彎曲導葉具有上端和下端。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面團攪拌機，其中所述彎曲導葉沿著所述通道方向、位于通道中央。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面團攪拌機，其中所述彎曲端部為弧形的，并且所述彎曲導葉為弧形的。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的面團攪拌機，其中所述彎曲端部和所述彎曲導葉是共同徑向的。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面團攪拌機，其中所述彎曲導葉被放置在離所述通道末端和離所述彎曲端部的距離相等的位置。
7.根據(jù)權(quán)利要求2所述的面團攪拌機，其中所述彎曲導葉的所述上端和所述下端與所述通道末端對齊。
全文摘要
本申請大體涉及面團攪拌機，并且更具體地涉及一種包含具有制冷/冷卻套管流道的攪拌缽的面團攪拌機。此外，所述制冷/冷卻套管流道包括彎曲端部和/或彎曲導葉，所述彎曲端部和/或彎曲導葉使缽的冷卻效率更高。
文檔編號F28F3/12GK102655755SQ201080056686
公開日2012年9月5日 申請日期2010年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2009年11月18日
發(fā)明者安庫什·B.·米塔爾 申請人:伊利諾斯工具制品有限公司