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蒸餾器攪動系統的制作方法

文檔序號:11962532閱讀:290來源:國知局
蒸餾器攪動系統的制作方法與工藝

本發明涉及用于容器內食物保藏的蒸餾器系統,具體來說,是涉及一種處理蒸餾器中的食物的系統和方法,其中所述食物在加熱過程中被攪動。



背景技術:

不論是對于巴氏殺菌,還是其它滅菌方法,蒸餾器都已經廣泛應用于容器內食物保藏。蒸餾器通常包括壓力罐,用來容納布置在盤或筐上的裝有食物的容器,所述盤或筐疊置在貨盤或者其它類型的載具結構上。食品滅菌/巴氏殺菌可通過施加加熱介質至食品容器來進行,加熱介質例如包括過熱蒸汽或熱水。這樣的加熱介質可通過噴淋在疊置的容器上來施加。或者,也可以將加熱介質引入蒸餾罐,以浸泡盛放食物的容器。

可采用的攪動蒸餾器則不同于所采用的固定不動的系統,在固定不動的系統中在巴氏殺菌或其它滅菌過程使容器在蒸餾罐中保持固定不動。巴氏殺菌/其它滅菌過程中在蒸餾器采用食品攪動法能夠縮短加工時間,提升食品質量和食品呈現形態。半對流產品及含有顆粒的產品尤為適于使用攪動法。食品的呈現形態的改進部分源于較低的熱載荷或負載必須被施加至食品,以達到巴氏殺菌或其它滅菌所需的水平。

有多種系統能夠實現蒸餾器中的食品攪動。在某一系統中,盛放食物容器的貨盤/載具被裝載在位于蒸餾罐中的滾筒中。所述滾筒繞縱軸轉動,使其中的食品得以翻滾式攪動。雖然翻滾式攪動非常有效,但在蒸餾器中轉動過程中需要有用于轉動滾筒的驅動系統和用于滾筒的支撐結構,還需要將工作流體引入轉動滾筒的系統。

另一類攪動蒸餾器依靠食品的線性攪動。通過將食品在蒸餾器中以相對短的距離來回移動,在所述來回行程的終點改變方向,會在容器中產生減速力和加速力,以對其中的內容物產生攪動效果。線性攪動的效果不如翻滾式攪動的效果那么容易達到,但是在許多情況下已經證明,相對于食品的簡單靜態熱加工,這種“輕型攪動”可以充分減少加工時間和/或避免食品聚塊。

典型的線性攪動系統包括驅動機械裝置,該驅動機械裝置包括由馬達轉動的曲柄軸。曲柄軸和馬達都定位在蒸餾器一端外側。連接件系統連接曲柄軸與蒸餾器貨盤/載具。在包括需要平衡和消除由轉動的曲柄軸施加至食品的力的這些類型的線性攪動系統中,需要相對重載的驅動系統。所述平衡通常通過使用一個或多個飛輪來實現。

利用被定位在該蒸餾器外的曲柄軸機械裝置在蒸餾器內實現的食品線性攪動,會導致食品呈正弦曲線移動。此種情況下,最大加速度和減速度只在曲柄軸機械裝置轉動期間的兩點處實現。食品的加速度由以下公式限定:ω2*R*sin(α)。在此方程式中,ω等于轉動速度(rad/秒),R是曲柄軸半徑(米),α是轉動角度(rad)。

為了在給定曲柄軸半徑下獲得更高的加速度,需要提高曲柄軸的轉動速度。比如,曲柄軸半徑為R=0.075m時,為了獲得0.4g(4m/s2)的加速度,就需要轉動速度7.30rad/秒,或者69.7轉每分鐘(RPM)。線性攪動系統的挑戰就在于食品如何獲得足夠大的加速度,同時還限制曲柄軸機械裝置的每分鐘的轉數或圈數,并且使能量消耗最小化。如上所述,在典型的線性攪動系統中,需要飛輪在攪動蒸餾器中保存移動物質的動能。

本發明通過提供一種內在平衡的線性攪動系統試圖解決現有線性攪動系統的缺陷,在前的系統通過使得多個食品組在彼此相反的往復方向上移動并要求適度的操作能來實現。



技術實現要素:

本發明內容用于以簡化形式介紹一系列概念,之后會在下面的具體實施方式部分做進一步說明。本發明內容并不打算確定本發明主題的關鍵特征,也不打算用于幫助限定本發明要求保護的主題的范圍。

提供一種用于在處理蒸餾器中攪動產品的系統。該系統包括第一和第二產品載具組。該載具組被支撐在低摩擦支撐系統,以便沿著蒸餾器內部移動。驅動致動器系統將往復力施加在產品載具組上,以便產品載具組同時沿蒸餾器在彼此相反方向上往復移動。而且,該反作用致動器對產品載具組施加與由所述驅動致動器系統驅動的產品載具組的往復移動相反的反作用力,以推動產品載具組沿蒸餾器在與由驅動致動器系統施加的產品載具組的往復移動相反的方向上移動。

驅動致動器系統包括曲柄轉動器和在曲柄轉動器和產品載具組之間延伸的連接件。該曲柄轉動器本身包括曲柄軸和用以給曲柄軸提供轉動扭矩的扭矩源。扭矩源與曲柄軸之間設置超越離合器,使得在產品載具組因反作用致動器施加的反作用力而加速時曲柄軸比扭矩源運動或轉動得更快。控制系統可以被用于控制扭矩源向曲柄軸施加的速度,所以扭矩源向系統提供能量以彌補系統摩擦產生的能量損耗,但不會產很多扭矩以使系統在失控速度下運行。

產品載具組可以包括彼此間隔開的多個獨立的產品載具,每個產品載具都包括盤結構或筐,用以接納需要處理的產品。附加的產品載具也可以被連接在所述組的產品載具上,所以每組都包括多個產品載具。

驅動致動器系統可以相對于蒸餾罐放置在各種不同的位置上。比如,該驅動致動器系統可以放置在產品載具組之間。這樣,驅動致動器系統中的部件可以放在蒸餾罐中。或者,兩個獨立的蒸餾罐可以與各自蒸餾罐中的一個產品載具組一起使用,該驅動致動器系統可以放置在兩個蒸餾罐之間。在另一種配置中,驅動致動器系統可以放置在蒸餾罐的端部,利用連接件將驅動致動器系統與產品載具組連接。

反作用致動器系統可以設計為在產品載具朝著它們的往復行程路徑的端部行程時對產品載具施加基本恒定的力。或者,在產品載具到達它們的往復行程路徑的端部時,反作用致動器系統可以對產品載具組施加增加的或乃至減小的力。反作用致動器系統可以具有多種不同的配置,包括但不限于壓縮彈簧、拉伸彈簧、扭力彈簧、盤簧、螺旋彈簧、氣體彈簧、氣動彈簧和彈力帶。

本發明提供在蒸餾器中攪動產品的方法,包括將產品布置成兩組以便沿著蒸餾器內部移動,以及將往復力施加在兩個間隔開的產品組上以便產品組相對彼此在相反的方向上沿著蒸餾器往復運動。反作用力被施加至產品組以便對抗產品組的產品往復運動。所述反作用力能夠使產品組在與往復力造成的產品組移動方向相反的方向上移動。

根據本發明的方法,產品組沿著近側位置和遠側位置之間的往復路徑移動。進一步地,在產品組沿著往復行程路徑達到近側位置和遠側位置時,作用在產品組上的反作用力,其方向與往復力造成的產品組移動方向相反。

在本發明的另一方面中,往復力從產品組之間的某一位置施加至產品組,或者從產品組的端部位置施加至產品組。這樣的往復力可通過轉動的曲柄驅動系統被施加至產品組。所述轉動的曲柄驅動系統可以包括超越離合器系統,以允許產品組在反作用力的影響下以某一速度移動,該速度比由轉動的曲柄驅動系統施加在產品組上的往復力而導致的產品組的移動速度更快。

根據本發明所述方法的另一方面,對產品組施加往復力時的速度是可以控制的。

附圖說明

通過參考下述具體實施方式并結合附圖,上述各方面以及本發明的許多優點將變得容易明白,同時將變得更好理解,其中:

圖1是本發明的一個實施例的示意圖,顯示了在其往復路徑兩端中間的半程處的產品載具,并且顯示了處于死點位置之間的半程處的驅動致動器系統;

圖2與圖1類似,但其中的驅動致動器系統從圖1逆時針轉動約45°;

圖3是與圖1至2類似的視圖,但顯示了驅動致動器系統正處于上死點位置,且產品載具處于它們的往復路徑的最遠側位置;

圖4是與圖1至3類似的視圖,但顯示了驅動致動器系統從圖3所示位置轉動越過上死點約30°;

圖5是與圖1至4類似的視圖,但顯示了驅動致動器系統處于中點位置,并且顯示了產品載具沿它們的往復路徑處于中點;

圖6是與圖1至5類似的視圖,但顯示了驅動致動器系統從圖5所示位置逆時針轉動約45°;

圖7是與圖1至6類似的視圖,但顯示了驅動致動器系統處于下死點位置,其中產品載具位于在它們的路徑的近端;

圖8是與圖1至7類似的視圖,但顯示了驅動致動器系統從圖7所示位置轉動約45°;

圖9是與圖1相同的視圖,顯示了驅動致動器系統重新回到中點位置,并且顯示了產品載具沿它們的路徑處于中點;

圖10是超越離合器一部分的截面圖;

圖11是顯示出在其行程循環期間中的產品載具速度的圖表;

圖12是顯示出在其行程循環期間中的載具速度、驅動軸的轉動速度,以及在其行程循環期間中作用在載具上的加速力和減速力的圖表;

圖13是顯示出本發明系統的不同運行情況的另一個圖表;

圖14是顯示出本發明系統的不同運行情況的另一個圖表;

圖15是蒸餾器中的產品載具的一種布置以及本發明的驅動致動器系統位置的示意圖;

圖16是蒸餾器中的產品載具的另一種布置以及本發明的驅動致動器系統位置的示意圖;

圖17是蒸餾器中的產品載具的另一種布置以及本發明的驅動致動器系統位置的示意圖;

圖18在獨立的蒸餾器中的產品載具的另一種布置以及本發明的驅動致動器系統位置的示意圖;

圖19是本發明的另一個實施例;

圖20是與圖19類似的視圖,但顯示了該系統處于某一死點位置;

圖21是與圖19和20類似的視圖,但顯示了該系統處于相反的死點位置;

圖22是沿圖19的A-A線的截面圖;

圖23是沿圖19的B-B線的截面圖。

具體實施方式

在下文結合附圖進行詳細描述,其中相似的數字表示相似的元件,該詳細描述打算作為本發明主題的各種實施例的描述,而不是僅表示某些實施例。本發明描述的每個實施例僅僅被用作例子或說明,而不應該被解釋成比其它實施例優選或有利。本文提供的示例性例子并不打算窮盡或是以精確形式限制本公開。相似地,本文公開的任何步驟可與其它步驟互換,或是各步驟的組合,從而實現相同或基本相似的結果。

在以下說明書中,列出許多具體細節旨在為本公開的示例性實例提供全面理解。但是對本領域技術人員顯而易見的是,本公開的許多實施例可以在沒有某些或全部具體細節情況下實踐。在一些情況中,已知的工藝步驟未曾詳細描述,為了避免不必要地混淆本公開各方面。進一步地,應該理解本公開的實施例可以采用本文公開特征的任何組合。

本申請可以包括“方向”參照詞,比如“向前”、“向后”、“前”、“后”、“遠”、“近”、“向上”、“向下”、“右手”、“左手”、“內”、“外”、“延伸”、“推進”、“縮回”。這些參照詞以及其它相似或相應的參照詞在本申請中僅僅用于輔助描述和理解本公開,而非打算將本公開限制于這些方向。

在以下說明書中,描述了本公開的各種實施例。在以下說明書和附圖中,相應的系統組合件、裝置和單元可以用相同的零部件數字表示,但加上字母后綴。這樣的相同或相似的系統組合件、裝置和單元的零件/部件的描述不再贅述,以避免本申請冗長。

圖1到10示意性示出本公開的一個實施例,其中可用在熱處理蒸餾器中的線性往復系統100包括產品載具102a和102b,所述載具被安裝在低摩擦支撐系統104上以便沿著蒸餾器內部往復移動(此后所述載具還可以用部件的附圖標記102簡稱)。產品載具102由驅動系統106驅動進行往復運動,如圖所示驅動系統106位于兩個載具102a與102b之間。驅動致動器系統與載具102a、102b相連,以使載具沿蒸餾器的相反的縱向往復路徑移動。反作用致動器108相逆于驅動致動器系統作用在載具102a和102b上,以在載具102a和102b上施加力以便在所述載具到達它們的往復路徑的遠端和近端時沿著它們的往復路徑加速所述載具,下文將更詳細地描述。

為了更詳細地描述本發明的系統和方法,如圖1至9所示,載具102a、102b適于在其中接收筐或盤112,所述筐或盤112疊置在載具102a、102b。各產品容器114以已知方式被布置在所述筐/盤里。

應該理解,圖1至9并未顯示出包括蒸餾罐本身的典型蒸餾器的細節,也未顯示出用于將加熱介質引入蒸餾器或用于移除和/或再循環加熱介質的系統。對于那些熟悉蒸餾設計與技術的人來說蒸餾罐的這些方面是已知的。可以利用不同的加熱介質和傳送系統,比如將飽和的過熱蒸汽噴射在產品容器上或者用熱水灌裝蒸餾器內部。

載具102被支撐以便沿著蒸餾器內部基本低摩擦地移動。這可以通過不同機構來實現。比如,可以在載具102a、102b的底側軸裝輥子120。在輥子和它們的軸之間可以置入適當的軸承,以使輥子上的轉動摩擦最小化。或者,輥子,比如輥子120可以被安裝在攪動蒸餾器的下部段,以用已知方式支撐或支承載具102a、102b的底側。如果不依靠輥子120,可以使用球軸承形式的球來替代輥子120。該球軸承可以被安裝在蒸餾罐的地板結構中。

載具102a、102b與驅動致動器系統106相接,該驅動致動器系統106被放置在載具102a和102b之間。驅動致動器系統106如圖所示包括驅動軸122,其可與扭矩源比如馬達連接以便轉動所述驅動軸。驅動軸122與雙拐曲柄軸124連接,該雙拐曲柄軸借助于驅動軸122的轉動可繞軸線126轉動。曲柄軸124具有曲拐(半徑)128,其對應于轉動軸線126與連接件130附接至所述曲柄軸的徑向位置之間的距離。連接件130和132的相反端部連結至載具102a和102b。可以設置速度控制系統以控制驅動軸122的轉動速度。而且,雖然沒有具體顯示,但曲柄軸124可以被構造成具有可變的曲拐,從而改變沿著蒸餾器的載具102a、102b的行程的往復路徑的長度。

驅動軸122的驅動馬達可位在蒸餾器的外側,其中驅動軸122從外部馬達通向蒸發罐內的曲柄軸122。而且,像一些標準,驅動軸可以由一個或多個部段組成,并且適當的齒輪或者其它類型的減速裝置可以放置在馬達與曲柄軸120之間。驅動馬達可以不是被放置在蒸餾罐外,而是放置在蒸餾罐內,并且可適當地由蒸餾罐的加熱介質密封。

當所述載具沿著它們的相反的往復路徑在接近行程的遠端和近端時,反作用致動器108被放置成抵靠所述載具。當所述載具壓靠反作用致動器時,載具的動能由反作用致動器傳遞和儲存。所述反作用致動器可配置成,隨著載具朝著它們行程路徑的端部持續行進時,對載具施加增大水平的反作用力或阻力。或者,所述反正致動器可以被配置成對移動著的載具施加恒定水平的力。反作用器可采用多種形式。比如,反作用致動器可包括壓縮彈簧、拉伸彈簧、扭力彈簧、盤簧和螺旋彈簧。或者,反作用致動器可包括可拉伸的彈力帶。又或者,反作用致動器可包括氣體彈簧、氣動彈簧或者例如氣體彈簧/氣動彈簧和壓縮彈簧的組合。如果壓縮彈簧被用于反作用致動器,它們可以被預壓縮,從而在載具一旦抵靠反作用致動器時就對載具施加期望的阻力負載。

如圖所示,反作用致動器抵靠支座140,該支座從載具102a、102b的底側向下伸出。當然,反作用致動器108也可以抵靠載具102a和102b的其它部分。

圖10示出了位于驅動軸122與曲柄軸124之間的超越離合器150,借此能夠使曲柄軸在一個方向上更快轉動,即“超越”驅動軸。如下所述,當載具102a、102b到達它們行程的端部并且被反作用致動器108迅速加速以便在相反方向上移動時,通常將會出現這種情況。超越離合器150包括中心或內圈152,該內圈152具有用于接合驅動軸122上的中心中空通孔154。軸承內圈152的周緣中有縱向槽156以便接納鍵,該鍵也可以接合在形成在驅動軸122上的鍵槽中。或者,驅動軸122可以被構造成具有接合在所述槽156內的花鍵,從而在驅動軸和內圈152之間傳遞轉動扭矩。

一連串肩部或斜坡158形成在內圈152的外周界以從內圈152的轉動中心切線地、徑向向外地伸出。支座160被設置在斜坡158的基底,該支座160作為布置在斜坡158和離合器外圈164的內徑之間的軸承162的后擋。彈簧承載的柱塞166接合在形成在內圈152的盲孔內以抵靠軸承162面對著支座160的那部分,從而相對于肩部158向外常加載或常推壓軸承162。壓縮彈簧168位于內圈盲孔底部與柱塞166的鄰近內側的端部之間,從而向外推柱塞以抵靠軸承162。

外圈164以已知方式防轉動地結合至曲柄軸124。超越離合器150以典型方式運行,其中如果外圈以快于驅動軸轉動速度的速度轉動,球形軸承162朝著支座160移動,從而在軸承與外圈內徑之間提供滑移或間隙,從而允許外圈比內圈轉動得更快,該內圈以驅動軸的速度轉動。另一方面,如果內圈以快于外圈的速度轉動,球形軸承162向外在斜坡158上移位,從而楔住外圈內徑,借此外圈和內圈以驅動軸的轉動速度一起轉動。

下面描述圖1至9所示的線性攪動系統100的運行方式,首先參考圖1,載具102a、102b如圖所示處于它們往復路徑的中點。載具處于該位置時,曲柄軸124也處于其中點位置,載具102a的連接件130與驅動軸在“12點”位置處連接,且載具102b的連接件130與曲柄軸在“6點”位置處連接。圖1可以被看作系統100的“啟動”位置。

接下來參考圖2,曲柄軸128如圖所示轉動了約30°,其中載具102a、102b已經朝著它們往復路徑的遠側移動,因此反作用致動器128如圖所示開始緊靠或壓靠載具102a、102b。

圖3顯示了系統100處于“上死點”位置,其中曲柄軸124如圖所示處于最大曲拐位置,從而迫使載具102a、102b到達它們往復路徑的遠端。在該位置,移動著有負載的載具的動能已經轉化為儲存在反作用致動器108中的勢能,反作用致動器將它們最大的反作用載荷施加至載具102、102b上。

圖4顯示了系統100略微超過上死點,其中反作用致動器108通過釋放已經由反作用致動器積累或儲存的勢能,使載具102a、102b朝著它們往復路徑近端加速。應該理解,由反作用致動器108施加至載具102a、102b的加速度引起曲柄軸124比驅動軸122轉動速度更快地轉動,這可能通過使用上文所述的超越離合器150實現。本質上,反作用致動器108中的勢能被釋放并轉化為動能,該動能使大質量的載具102a、102b及其承載的筐/盤112移動,該筐/盤112進而承載產品容器114。

如圖5所示,當載具102a、102b不再接觸反作用致動器108時,所述載具以基本恒定的速度移動,直到它們接觸到處于載具往復路徑的相反端部的反作用致動器108。實際上,由于支撐載具102a、102b的輥子120的摩擦力,所述載具速度會略微降低。

如圖6所示,隨著反作用致動器108受到移動中的載具102a、102b的擠壓,由于所述載具的動能轉為反作用致動器的勢能,所述載具的速度會降低。而且,在載具速度降低時,接合超越離合器150,從而引起曲柄軸124拉動載具穿過下死點,如圖7所示。在圖7中,因為驅動軸被曲柄軸驅動,曲柄軸速度將與驅動軸的速度相同。

一旦曲柄軸124在驅動軸122的影響下移動超過下死點時,如圖8所示,通過將反作用致動器中儲存的勢能轉化為用于加速載具102a、102b的動能,反作用致動器108加速載具102a、102b,從而使所述載具沿相反方向朝著它們行程路徑的遠端位置移動。再一次,在這一點上曲柄軸124的速度比驅動軸的速度大,因此離合器150以超越模式運行。

圖9對應于圖1并再一次顯示出處于它們往復行程路徑中點的載具102a、102b,還顯示出處于轉動中點的曲柄軸124。上述循環不斷重復。

應該理解,當反作用致動器對載具起作用時,系統100引起載具102a、102b的加速/減速。另外還應該理解,如圖11圖表所示,當載具102a、102b不接觸反作用致動器時,它們以恒定速度行程。

圖11的圖表中的線條180代表了載具102a、102b(Y軸)沿它們行程路徑(X軸)的速度。線條180的不同部段以加字母后綴的方式表示。這樣,線條部段180a代表了由反作用致動器108提供的加速力而引起的載具速度的增加。線條部段180b示出了在載具沿著蒸餾器在第一方向上行進時在超過反作用致動器時載具的速度。線條182代表了載具的行程距離或曲柄軸的轉動角度。線條180c代表了載具102在反作用致動器108的影響下在載具行程路徑的相反端部的減速。所述線條部段代表迅速移動的載具的動能轉化為儲存在反作用致動器中的勢能。線條部段180d代表循環的這樣的部分,其中驅動軸驅動曲柄軸并繼續移動載具102抵靠著反作用致動器,直到曲柄軸到達并超過死點(由交點184表示),接著載具102開始在反作用致動器108的加速力的驅動下在相反方向上行進,這由線條部段180e表示。所述線條部段表示載具102在與由線條部段180a、180b和180c表示的行程方向相反的載具行程方向上的高加速。

線條部段180f代表了在沒有反作用致動器108的影響下載具102的行程。如線條部段180f所示,載具以基本勻速行程,直到載具開始接觸在載具行程的相反端部的反作用致動器108,接著載具在反作用致動器的反作用力的作用下快速減速,如線段180g所表示的。當載具102的速度在反作用致動器影響下已經充分降低時,驅動軸122再次接合曲柄軸,以便將載具102“攜帶”至它們行程路徑的端部。這由線條部段180h表示。在交點186處,曲柄軸已經又一次到達死點,并且載具已經到達它們行程路徑的端部。剛好超過死點時,如線條部段180a表示,反作用致動器180釋放它們的勢能,創造動能使載具102移動,從而引起載具迅速加速。這種循環將不斷重復進行。

應該理解,曲柄軸124的速度非恒定。在載具102a、102b以基本恒定的速度移動時,曲柄軸122的角度恒定變化。在曲柄軸轉動至圖1、5和9所示的豎直位置時,曲柄軸的速度降低,接著當曲柄軸朝著下一個死點位置轉動時,曲柄軸速度再次增加,如圖3和7所示。

在系統100中,驅動軸122的速度決定系統100的運行方式。如果驅動軸122的速度小于在中點(如圖1、5和9所示)時的曲柄軸124最小速度,離合器150與曲柄軸上死點或下死點接合,帶負載的載具102a、102b(和曲柄軸)的速度降低,以至驅動軸攜帶曲柄軸122穿過死點位置,這示意性地顯示在圖12中。在圖12中,載具102的速度由線條180表示。驅動軸122給系統補充由于摩擦損失的能量,比如通過完成最終壓縮和擴展反作用器108,給反作用致動器補充勢能。在圖12中,除了線條180代表負載的載具102的速度以外,線條200表示施加在負載的載具102的加速力和減速力,線條202表示曲柄軸124的速度。

另一方面,如果驅動軸122的速度大于在系統100的中點位置時的曲柄軸124最低速度,如圖1、5和9所示,超越離合器150將在中點位置之前接合曲柄軸,從而增加負載的載具102的線性速度。驅動軸122給系統補充動能,以補償由于輥子120上的摩擦力而損失的能量。補充給被加載的載具102的動能足夠大,以在不接合超越離合器的情況下驅動載具穿過曲柄軸124的上下死點,這種情況如圖13所示。在圖13中,被加載的載具的速度由線條180表示。曲柄軸速度由線條202表示,由被加載的載具作用的加速力和減速力由線條200表示。

在系統100的運行中,希望的是通過驅動軸122補充給系統的能量不超過由于輥子120的摩擦損失的能量。如果太多能力補充給移動著的被加載的載具102a、102b,在它們接近上死點或下死點時它們的速度將特別大。因為驅動致動器系統106在上死點和下死點處瞬時地停止載具102a、102b的行程,如果所述載具以特別大的速度移動,則高沖擊力被作用在曲柄軸124,從而引起高減速率,如圖14圖表中的線條200所示。相應地,圖14中的線條202顯示了當曲柄軸到達上死點與下死點即處于圖14中所標示的90°和270°時,曲柄軸速度出現急劇增加。圖14也顯示了載具的速度,如線條180所示。圖14中的線條部段180b和180f顯示了由驅動軸轉動給系統補充的能量而引起的移動的物體的速度增加,而非引起移動物體的速度的緩慢降低,如圖12所示。

通過測量曲柄軸124的速度,速度控制系統可以被用于優化驅動軸122的速度,以確保處于上死點的曲柄軸速度大于其最小速度且小于在載具102a、102b首次接觸反作用致動器108時曲柄軸的速度。

應該理解,系統100能夠使食品在運行的蒸餾器中高效攪動。唯一需要補充給系統的能量是因移動的載具的滾動摩擦而損失的能量。本發明系統不必需要外部平衡飛輪,不過在某些情況下,至少小型飛輪可有助于系統100的順暢運行。而且,當載具以近乎恒定的速度在它們行程路徑的端部之間移動時,系統100能夠僅在曲柄軸行程的端部產生高減速和高加速。

如上所述,通過提供當結合至曲柄軸時在相反方向上移動的被加載的載具來完成上述過程。在曲柄軸行程的處于兩個方向的端部處(相隔180°),載具壓縮或者完全加載反作用致動器,從而在載具到達它們行程路徑端部時停止并反轉方向,移動中的載具的動能此時儲存在反作用致動器108中成為勢能。接著,當曲柄軸移動穿過上死點或下死點時,儲存在反作用致動器中的能量被迅速釋放,從而再次引起載具的高加速,不過是在相反方向上高加速。這一過程在曲柄軸每次轉動180°后重復出現。

上文公開的圖1至14的例子的變型或變化可以包括如上所述構建的系統100,使其能夠改變曲柄軸124的沖程,還包括系統100的其它特征。這樣,處于上死點或下死點處儲存在反作用致動器108中的勢能量可以改變。而且,反作用致動器108可以在載具102上施加基本恒定的力,反作用致動器108也可以設計成當載具朝著它們行程路徑的端部移動時在載具上施加遞增力或甚至遞減力。或者,如上所述,驅動軸120的轉動速度可以被控制。這些控制變量能夠使系統100適應由載具102承載的產品的不同尺寸和質量產品,并達到所希望的不同程度的攪動,比如根據被系統100加工的食品類型。

圖15至18示意性顯示了驅動致動器系統106相對于載具102a與102b的各種位置。第一例子如圖15所述,其中包括驅動軸122和曲柄軸124的驅動致動器系統106部分位于在蒸餾罐212內,處于載具102a與102b之間的某一位置。連接件130和132連接曲柄軸124與載具102a、102b,這些部件全都定位在蒸餾罐212內。

圖16顯示了另一種布置,其中系統100A被這樣構造,驅動致動器系統106被放置在縱向蒸餾器212A的一端外。在這種情況下,曲柄軸124和驅動馬達210也被放置在蒸餾器212A之外在驅動致動器系統106A的該位置上。在這種配置中,連接件130A和132A可從曲柄軸124向內側延伸穿過蒸餾器212A的遠端,以連接定位在蒸餾器內的載具102a和102b。而且在這種配置中,曲柄軸并非位于載具之間,而是在兩個載具的組的縱向上。

另一種替代方式是系統100B可以被構造成其中的載具102a和102b并排放置于蒸餾器212B中。驅動致動器系統106B被放置在“雙倍寬度”蒸餾罐212B的一端外側。在此情況中,曲柄軸124還位于蒸餾器外在驅動致動器系統106B的位置上。在這種配置中,連接件130B和132B可從曲柄軸124延伸穿過蒸餾器的遠端,以連接蒸餾器內的載具102a和102b的相鄰端部。而且在這種配置中,曲柄軸并非位于載具102a和102b之間,而是在兩個載具組的縱向上。

另一種變型方式是如圖18所示的系統100C可以被這樣設計和構造,包括曲柄軸124和驅動馬達21的驅動系統106C被定位在蒸餾罐212C外側。在此情況下,蒸餾罐212C可以構造成端與端間隔開的兩個獨立的蒸餾罐,驅動致動器系統106C定位在所述兩個蒸餾罐之間。連接件130C和132C與連接件130與132相似,可用于連接曲柄軸124與蒸餾罐212C內的載具102a和102b。

其它可替代配置/布置的蒸餾罐、載具位置及驅動系統位置也在該發明的考慮之中。

作為其它的變形或變化,如上所述,多個載具可以連接在一起以作為單元移動,從而充分利用蒸餾器的容量。作為另一種變型,系統100可以被構造成具有兩個貨盤型載具,每一個貨盤型載具能夠接納多個筐疊或盤疊,其可裝載在貨盤型載具上,以便進行產品處理,接著在處理過程結束從貨盤型載具上移除。在這個方式中,連接件如連接件130和132永久附接至貨盤型載具,因此不需要與每一批新的待在蒸餾器內處理的產品相連或者斷開。

圖19、20、21、22和23示出了本發明的另一個實施例,其包括線性往復系統300。系統300與上文示出和描述的系統100相似。系統300的與系統100相同或非常相似的部件采用相同的零部件編號,但是為300系列。

系統300包括一對細長的往復傳動軸314,其放置在驅動殼體316內。傳動軸314從驅動殼體316的遠端向外延伸進蒸餾罐318中。傳動軸314的遠端能與載具(未示出)連接,該載具可以與圖1至10所示的載具102相似。傳動軸314的功能是使載具以與圖1至10大體所示的且圖16具體所示的產品載具102的往復方式相同的方式做往復移動。

傳動軸314由定位在殼體316的一端外的馬達310驅動。馬達310驅動曲柄軸324,曲柄軸324繼而與連接件330的端部連接。連接件330的相對端與傳動軸314連接。

接下來詳細描述系統300,殼體316大致成形為由直線圍成,且包括平行間隔開的側壁332與橫向端壁334和336。而且,頂壁和底壁338和340分別覆在在殼體的側壁和端壁上側和下側。而且,一對間隔開的橫貫壁342和344將殼體分成三部分并增加了殼體的結構完整性。當然,殼體316還可能具有其它配置。

傳動軸314被支撐在殼體316內并且被線性軸承350以平行對準方式保持在殼體316內,該線性軸承350被放置在圓形或圓柱形底座352內,該底座352朝向蒸餾罐318方向突出于殼體端壁334。在相反端部,傳動軸314被第二組線性軸承354支撐,該軸承被保持在圓柱形底座356內,該底座朝向鄰近的端壁336方向從橫貫壁344突出。應該理解,傳動軸314以低摩擦力在線性軸承350和354內可滑動地往復運動。

如上所述,傳動軸314由驅動馬達310驅動,該驅動馬達置于殼體端壁336外側且被布置成大體橫向于殼體和傳動軸314的長度。馬達310驅動減速器,該減速器與超越離合器350連結。超越離合器的輸出端與驅動軸322連結,該驅動軸322沿軸線328從超越離合器向外突出。驅動軸322與曲柄軸324連結。驅動軸和曲柄軸由軸承360支撐,該軸承360由從殼體端壁336朝后側突出的凸緣362承載。雖然沒有示出,但是可以設置編碼器按已知方式來監測驅動軸322的轉動。另外,雖然也沒有示出,可以設置速度控制系統來控制馬達310的速度。

連接件330的端部與曲柄軸軸頸366通過軸承368連接。連接件330的相反端與滑架370a和370b通過球體軸承372連接。滑架370a通過橫銷374附接至傳動軸314,該橫銷374延伸穿過形成在傳動軸314中的橫孔。橫銷374還延伸穿過形成在從滑架370a突出的圓柱形軸環376中的對齊的孔。同樣地,滑架370b與傳動軸314通過橫銷374連接,該橫銷374延伸穿過形成在傳動軸314中的橫孔并且還延伸穿過形成在從滑架370b突出并朝向殼體遠端橫貫壁342的圓柱形軸環376中的對齊的孔。

滑架370a和370b包括一對相對彼此平行間隔布置的側向構件380和382。圓柱形軸環376和378從側向構件突出以接納傳動軸314。在這種方式中,滑架370a、370b隨著傳動軸314的移動在殼體316內縱向移動。滑架370a和370b通過線性軸承384軸頸連接至相對的傳動軸314,所述線性軸承384布置在滑架370a、370b中形成的底座386中。應該理解,在滑架370a和370b在殼體316內反復往復移動時,滑架370a和370b在殼體316內維持對齊。

如圖19、20和21所示,反作用致動器380被放置于滑架370a、370b的側端。反作用致動器各自都包括殼體390,在所述殼體內布置有壓縮彈簧392。緩沖器394附接至壓縮彈簧的相反兩端,以延伸超過反作用致動器380的殼體390的端部。壓縮彈簧392可以以希望的負載水平被預裝入殼體390內。如圖20和21所示,當傳動軸314到達它們行程的端部時,緩沖器394抵靠殼體334的端壁334,或抵靠殼體的橫貫壁334和336。在這種方式中,反作用致動器被加載以儲存移動中的產品載具的動能,隨后釋放所述儲存的能量以按如上文圖1至10所述方式給載具和傳動軸314施加加速力。

簡略描述系統300的運行方式,這樣的系統與上文所述系統100的運行方式本質上相同。圖19顯示出處于初始位置的系統300,其對應于圖1和圖9。在此情況下,滑架370a和370b如圖所示處于中間位置,所以不與反作用致動器308接合。而且,載具(未示出)處于中間位置,對應于與圖1和圖9中載具102a和102b的位置。

圖20顯示了在曲柄軸324已經轉到至上死點時的系統300,其中右手邊的傳動軸314處于完全伸出的位置,且左手邊的傳動軸314處于如圖所示的完全縮進的位置。相應地,圖20可以被認為是與上文所述的圖3對應。在此情況下,反作用致動器308處于完全壓縮位置,所以移動中的載具的動能目前儲存于反作用致動器中。在此情況下,反作用致動器的緩沖器394抵靠殼體316的相應部分。

圖21顯示了系統300進一步轉動了180°,與上文圖7對應。在此情況下,傳動軸314的伸出和縮進位置是與圖20相反的。在圖21所示的滑架370a和370b的位置中,這樣的滑架移動至與圖20所示的行程路徑的相反端。在此情況下,處于反作用致動器380的相反端部的緩沖器94壓靠殼體橫貫壁342,從而反作用致動器再次處于完全縮進位置,借此移動中的載具的動能被儲存在反作用致動器中。而且,圓柱形軸環376和386被套疊圓柱形底座386中。一旦系統移動至剛好超過如圖21所示的死點位置時,反作用致動器運行并使系統加速,所以載具接著在高加速力作用下在相反方向上移動。這種循環隨著曲柄軸324每轉動360°重復一次。

而且,與系統100一樣,系統300可由控制系統控制,該控制系統監測驅動軸322的速度,并且可以判斷所述驅動軸的速度是否合適,以便為系統300補充損失的動能,但又不會給系統補充過多的能量以超過在運行期間實際損失的能量。在此方面以及其它方面,系統300能夠以與上文所述系統100相同的運行方式運行。

雖然已經示出和描述多個示例性實施例,但是應該理解可以在不脫離本發明精神和范圍的情況下對上述實施例做出各種不同的變化。

其中要求排他所有權或特權的本發明的實施例被限定如下:

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