带变速马达的食物残渣处理装置及其操作方法

专利名称：带变速马达的食物残渣处理装置及其操作方法
技术领域：
本发明总体涉及食物残渣处理装置，更具体地涉及具有诸如换向 磁阻机的变速马达的食物残渣处理装置。
背景技术：
在一个处理装置的设计和操作中，食物残渣的研磨细度和持续时 间是重要的考虑内容。许多传统的食物残渣处理装置采用单速感应马 达使一个研磨板转动来研磨食物残渣，对于大多数食物残渣处理装 置，研磨板的转速在每分钟1700转至1800转(RPM)之间。具有感 应马达的食物残渣处理装置公开在美国专利No, 6， 007，006 (Engel 等人)中，其属于本申请的受让人所有，且在此全部引用作为参考。
已经发现，对于特定类型的食物，所选定的研磨板的转速可能影 响处理装置的研磨性能。例如，诸如胡萝卜碎块和骨头碎块等较硬的 食物颗粒在较高的转速下可能"滞驻，，在研磨板上。当食物颗粒以与 研磨板相同的速度转动而不被研磨时，出现滞驻现象。滞驻导致噪音 和振动的增大，以及在处理装置关闭后有残余食物留在研磨腔内。经 过一段时间，残余食物可能会造成令人讨厌的气味。因此，处理装置 需要有一个机构，能够保证所有食物从研磨腔中清除。
在食物残渣处理装置的设计中，排水管的流速降低是另一个重要 的考虑内容。食物处理装置的研磨腔在由使用者开动前可能注满了食 物。当传统食物残渣处理装置开动并立即达到高转速时，大量的食物 碎屑将被强制向下排入排放管或排水管。这可能降低排水流速。因此， 需要这样一种食物残渣处理装置，它能够防止大量的食物残渣碎屑在启动时被强制排入排水管。
与传统处理装置有关的另一个方面是噪音和功率消耗。对于传统 的处理装置，研磨板的典型转速是固定在较高的速度上的。较高的转 速可产生更大的噪音和消耗更多的功率。可能经常会有处理装置不研 磨食物但仍然开动和运转的情况。例如，如果使用者正在清理餐桌， 可能经常会有处理装置一直在运转但处理装置内没有食物的情况。在 不工作的过程中最好是降低其转速。这样，就需要有这样一种处理装 置，在不工作的时间段降低速度和功耗.
在设计食物残渣处理装置中再一个问题是堵塞。在传统的食物残 渣处理装置中，食物残渣受转动研磨板上凸肋的作用，抵在固定破碎 环的齿上。当例如骨头等较硬的物品进入食物残渣处理装置并卡在转 动研磨板和固定破碎环之间时，发生堵塞。先有技术试图釆用可手动 换向的马达以不同方向转动来解决堵塞问题。但是，还是需要这样一 种食物残渣处理装置，它可在发生堵塞时自动纠正。
本发明旨在克服或至少是减弱上述一种或多种状况的影响。

发明内容
为此，本发明提供了一种食物残渣处理装置，具有上食物输送部 段、马达部段，中心研磨部段和一个控制器。上食物输送部段包括一 个壳体，形成有一个接受食物残渣的入口。马达部段包括一个具有转 子和定子的换向磁阻机，转子将转动传递给转动轴。中心研磨部段位 于食物输送部段和马达部段之间。食物输送部段将食物残渣输送到研 磨部段。研磨部段包括研磨机构，其中一部分研磨机构安装在转动轴 上。控制器能够控制转动轴和安装在转动轴上的部分研磨机构的转 动。该控制器还能够使转动轴的转动保持在一个以上的速度和方向 上。
食物残渣处理装置的研磨机构可以包括一个破碎板组件和一个 固定破碎环。在这样一个实施例中，该破碎板组件是安装在转动轴上 的研磨机构的一部分。该破碎板组件可以包括固定研磨凸肋或活动凸 肋。
在另一个实施例中，本发明包括一种具有上食物输送部段、马达 部段，中心研磨部段和一个控制器的食物残渣处理装置。马达部段包
括一个具有转子和定子的变速马达。转子将转动传递给使位于中心研
7磨部段的一部分研磨机构转动的转动轴.控制器电连接到定子，控制 该变速马达。该控制器可以多种模式操作，包括软启动模式、最佳研 磨模式、空转模式、冲洗模式和防堵塞模式。例如，在软启动模式的 一个实施例中，控制器能够在启动时起动变速马达，使安装在转动轴 上的部分研磨机构转动，并在预定的时间段内将该部分研磨机构的转 速緩慢提高到预定的转速。在最佳研磨模式的一个实施例中，控制器 能够使安装在转动轴上的部分研磨机构在第一时间段内以第一转动 速度转动，并使该部分研磨机构在第二时间段内以第二转动速度转 动。在空转模式的一个实施例中，控制器能够使安装在转动轴上的部 分研磨机构以第 一转动速度转动。控制器还能够决定食物残渣是否进 入食物残渣处理装置，并且如果食物残渣已经进入食物残渣处理装 置，它能将第一转动速度提高到第二转动速度。在冲洗模式的一个实 施例中，控制器能够使安装在转动轴上的部分研磨机构以第一转动速 度转动，并且能够在水导入该处理装置时在一段时间内将第一转动速 度提高到第二转动速度。在此实施例中，第二转动速度大于第一转动 速度。在防堵塞模式的一个实施例中，控制器能够使安装在转动轴上 的部分研磨机构以第 一转动速度和第 一扭矩转动。该控制器还能够通 过监测提供给变速马达的电流和速度确定食物残渣是否堵塞在研磨 机构中，并且如果确定了这种堵塞将要发生或已经发生，能够将第一 扭矩提高到第二扭矩.
在另一个实施例中，本发明包括多种操作带有变速马达的食物残 渣处理装置的方法，该变速马达可以是一个换向磁阻机或另一种类型 的变速马达。该操作方法包括软启动模式、最佳研磨模式、空转模式、 冲洗模式和防堵塞模式。例如，在软启动模式中，有一种减少食物残 渣碎屑通过食物残渣处理装置进入排水管的方法。食物残渣处理装置 具有变速马达、转动轴和研磨机构。变速马达将转动传递给转动轴和
安装在该转动轴上的一部分研磨机构.该方法包括的步骤有在启动 时起动变速马达，使安装在转动轴上的部分研磨机构转动；并且在预
定的一段时间内将安装在转动轴上的部分研磨机构的转速緩慢提高 到预定转速。安装在转动轴上的部分研磨机构可以是破碎板组件。
在最佳研磨模式中，有一种操作具有变速马达、转动轴和研磨机 构的食物残渣处理装置的方法。该变速马达将转动传递给转动轴和安装在该转动轴上的一部分研磨机构。该方法包括的步骤有在第一时 间段中使安装在转动轴上的部分研磨机构以第一转速转动；而在第二 时间段中使安装在转动轴上的部分研磨机构以第二转速转动。该第二 转动速度低于第一转动速度。再者，第二时间段在第一时间段之后。 第一转动速度可以在每分钟2500转至4000转之间。第二转动速度在 每分钟2500转以下。
在最佳研磨模式下操作的方法还可以进一步包括在第三时间段 使安装在转动轴上的部分研磨机构以第三转动速度转动的步骤。第三 转动速度低于第二转动速度。第三转动速度可以在每分钟100转至 1500转之间。
在空转模式下，有一种操作具有变速马达、转动轴和研磨机构的 食物残渣处理装置的方法。该变速马达将转动传递给转动轴和安装在 该转动轴上的一部分研磨机构。该方法包括的步骤有使安装在转动 轴上的部分研磨机构以第 一转速转动；确定食物残渣是否已经进入食 物残渣处理装置；以及如果食物残渣已经进入食物残渣处理装置则将 第一转动速度提高到第二转动速度。第一转动速度可以在每分钟400 转至800转之间，但也可采用更低的转动速度。
在空转模式下操作的方法还可以进一步包括的步骤有确定食物 残渣是否在将第一转动速度提高到第二转动速度后已经排出食物残 渣处理装置;且如果食物残渣已经排出食物残渣处理装置则将第二转 动速度降低到第 一转动速度。
在沖洗模式下，有一种操作具有变速马达、转动轴和研磨机构的 食物残渣处理装置的方法。该变速马达将转动传递给转动轴和安装在 该转动轴上的一部分研磨机构.该方法包括的步骤有使安装在转动 轴上的部分研磨机构以第一转速转动；使水进入食物残渣处理装置； 且在使水进入食物残渣处理装置的同时将第一转动速度提高到第二 转动速度，笫二转动速度大于第一转动速度。第一转动速度可以在每 分钟400转至800转之间，而第二转动速度可以大于每分钟"00转。 水的进入可以通过与食物残渣入口相同的入口 ，也可以通过将水自动 射入该处理装置的单独装置。
在防堵塞模式下，有一种操作具有变速马达、转动轴和研磨机构 的食物残渣处理装置的方法。该变速马达将转动传递给转动轴和安装
9在该转动轴上的一部分研磨机构。该方法包括的步骤有使安装在转 动轴上的部分研磨机构以第一转速和第一扭矩转动；通过监测提供给 变速马达的电流确定食物残渣是否堵塞在研磨机构内；且如果确定了 食物残渣堵塞在研磨机构内则将第一扭矩提高到第二扭矩。另外，如 果确定了食物残渣堵塞，可使研磨机构的转动反向，或者可以进行一 系列的快速前后转动。
在防堵塞模式下操作的方法还可以进一步包括的步骤有使安装 在转动轴上的部分研磨机构停止转动；以及使安装在转动轴上的部分 研磨机构以相反的方向转动.另外，如果确定了堵塞存在，则可以使 转动轴完成一系列快速的前后转动，以去除堵塞物。
那是附图和其后详细说B;所要达到的目',''


在阅读下列详细说明和参考附图后，本发明的其他目的和优点将
更加明显，其中
图l是采用本发明的食物残渣处理装置的横截面图2是本发明研磨机构的破碎板组件的透视图3是本发明换向磁阻机的定子的顶视图4是图3中所示带有线圈绕组的定子的顶视图5是本发明换向磁阻机的转子和轴的顶视图6是软启动模式一段时间内的破碎板的转速的曲线图7是最佳研磨模式的一个实施例在一段时间内破碎板的转速
的曲线图8是最佳研磨模式的另一个实施例在一段时间内破碎板的转 速的曲线图9是空转模式的一个实施例在一段时间内破碎板的转速的曲 线图；以及
图10是用于冲洗模式的食物残渣处理装置一个实施例的示意图。
尽管本发明允许有多种改进和替代形式，但在这些附图中还是以 示例的方式给出了本发明的特定实施例并将进行详细说明。但是可以 理解，本发明并非要局限于所述的特定形式。反之，本发明涵盖包含在由所附权利要求界定的本发明实质和范围内的所有的改进型、等效 型和替代型。
具体实施例方式
参见附图，图1给出了采用本发明的食物残渣处理装置100。处 理装置100可以以众所周知的方式，利用在美国专利No. 3, 025, 007 中所公开的传统安装件安装在水池的排水孔内，该专利属于本申请的 受让人且其全部内容在此引用作为参考。该处理装置包括一个上食物 输送部段102、 一个中心研磨部段104和一个变速马达部段106。中 心研磨部段104位于食物输送部段102和变速马达部段106之间。
食物输送部段102将食物残渣输送到中心研磨部段104。食物输 送部段102包括一个入口壳体108和一个输送壳体110。入口壳体108 在食物残渣处理装置100的上端构成一个用于接纳食物残渣和水的 入口。入口壳体108连接到输送壳体110上。为了防止外泄，在入口 壳体108和输送壳体IIO之间可以使用橡胶密封圈112。也可以使用 密封填料代替橡胶密封圈112。密封填料最好用可以充满入口壳体 108和输送壳体IIO之间的所有空隙，并且可以调整两壳体相对表面 之间的任何不规则状况的粘性柔韧材料制成。 一些适于用作密封填料 的柔性材料包括丁基密封剂、硅酮密封剂和环氧树脂。
输送壳体IIO有一个用于接纳洗碗机入口 116的孔114。洗碗机 入口 116用于从洗碗机(未示出)排水。入口壳体108和输送壳体 IIO用金属或注模塑料制成。或者，入口壳体108和输送壳体IIO可 以是一单体件.
中心研磨部段104包括一个研磨机构，它具有一个破碎板组件 118和一个固定的破碎环120。在一个实施例中，该石皮碎板组件118 可以包括一个上转动板122和一个下凸肋支撑板124。上转动板122 和下凸肋支撑板124安装在变速马达部段106的转动轴126上。输送 壳体110的一部分将研磨机构包容在内。图1中所示的研磨机构是固 定凸肋研磨系统。尽管在本发明中优选固定凸肋研磨系统，但是本发 明并不局限于固定凸肋研磨系统.另外，本发明可以采用诸如美国专 利No. 6， 007， 006 (Engel等人)中所公开的可活动的凸肋组件。
破碎环120通过压配合固定连接到输送壳体110的内表面上，其 包括多个相互间隔开的齿128，且该破碎环最好用不锈钢制成，但是也可以用其它金属材料，如镀锌钢板制成。如图l所示，为了使破碎
环120保持在壳体110内，也可以采用在壳体110的内壁上形成有斜 面129。
如图2所示，上转动板122和下凸肋支撑板124相互接合形成破 碎板组件118。破碎板组件118最好包括两个接合部件。这样可以减 少制造工艺的复杂性和提高研磨机构的整体性。上转动板122和下支 撑板124，可以用机械装置连接(诸如焊接或铆接)或者可用本领域 技术人员熟知的粘结剂连接。连接该部件可减少两部件之间的相对运 动，并使最终组装中所要处理的零件减少。在另一个实施例中，破碎 板组件118可以由一个单一的整体部件组成，它包括一个转动板、多 个固定的研磨凸肋和倾动钉.固定研磨凸肋和倾动钉安装在转动板上 或与转动板构成一体。
上转动板122提供了一个保持食物残渣的平台或台面，从而可对 食物残渣进行研磨。上转动板12可以包括两条最好相对于上转动板 122的周边同心设置的加强肋130,在加强肋130的内侧，上转动板 122包括多个排水孔132。图2给出一个在各加强肋的内侧具有四个 排水孔132的实施例。上转动板122还有用于将上转动板安装到转动 轴126上的安装孔134。为了有助于从转动轴126传递扭矩，安装孔 134最好呈双D的形状。上转动板122还可以包括一个加强圏136， 给安装孔134提供进一步的支撑。为了使下凸肋支撑板124能与上转 动板122接合，上转动板122包括键槽138和键孔140.
上转动板122可以用冲压成型的金属平板制成。或者，上转动板 122也可以用粉末冶金法，用诸如插入式塑料注射成型或金属注射成 形等注射成型法，或用诸如模铸或熔模铸造等铸造法制成。上转动板 122的厚度最好在从约0. 040英寸至约0. IOO英寸的范围。在一个优 选实施例中，上转动板122用双面镀锌冷轧钢板制成，厚度约O. on 英寸。
在一个实施例中，下凸肋支撑板124包括一个主体部分Hl、两 个固定破碎凸肋142和两个倾动钉144。破碎凸肋142最好具有一个 垂直的前端148、 一个弧形的缺口 150、 一个顶端152和一个倾斜的 底脚(坡脚)154。底脚154的斜面向内朝向下凸肋支撑板的中 心是减小的。倾动钉144最好具有顶部156和向下倾斜的侧面158。
12下凸肋支撑板124的主体部分141最好包括几乎在下凸肋支撑板124 的全长上延伸的直肋条146。下凸肋支撑板124包括一个安装孔148， 以将下凸肋支撑板124安装到转动轴126。为了有助于从转动轴126 传递扭矩，安装孔148最好呈双D的形状。
下凸肋支撑板124可以用沖压成型的平的金属带或薄板制成。如 同上转动板122,下凸肋支撑板124也可以用粉末冶金法，用诸如插 入式塑料注射成型或金属注射成形等注射成型法，或用诸如模铸或熔 模铸造等铸造法制成。下凸肋支撑板124的厚度最好在约0. 090英寸 至约0.190英寸的范围。在一个优选实施例中，下凸肋支撑板124用 不锈钢制成，且其厚度约0.125英寸。如果采用冲压法，破碎凸肋 142和倾动钉144可以用冲压金属的向上折叠部分构成。用这种方式， 破碎凸肋142和倾动钉144是下凸肋支撑板124整体的一部分。制 成破碎凸肋142和倾动钉144之后，凸肋支撑板124最好用本领域技 术人员熟知的方法进行热处理。其它形式的适合的固定凸肋的设计公 开在Scott W. Anderson等人的专利申请序列号No. 09/524， 853( 2 000 年3月14曰提交)，题目为"Grinding Mechanism For AFood Waste Disposer And Method of Making The Grinding Mechanism" 的专 利申请中，其归属于本申请的受让人且其全部内容在此引用作为参 考。
再参阅图l,在食物残渣处理装置的操作中，由食物输送部段102 输送到研磨部段104的食物残渣受到破碎板组件118上的凸肋142的 作用抵压在破碎环120的齿128上。齿l28锋利的刃部将食物残渣研 磨或破碎成足够小的微粒物质，以能够通过齿外侧和上转动板 122的周边之间的间隙从上转动板122上方到该转动板下方。由于重 力和水流的作用，通过齿128之间的间隙的颗粒物质掉落在塑料衬垫 160上，并随着通过该入口至入口壳体108进入处理装置100的水， 通过排放出口 162排入排泄管或排水管(未示出)。为了引导朝向排 放出口 162的微粒物质和水，该塑料衬垫160朝向紧邻排放出口 162 的周向边向下倾斜。排放出口 162可以作为模铸的上端喇叭口 164的 一部分制成。或者，该排放出口 162可以作为处理装置的外壳体的一 部分用塑料单独制成。排放出口 164的外表面能使排泄管或排水管连 接到排放出口 162上。塑料衬垫160用螺钉或螺栓166连接到模铸的上端喇叭口 164 上。上端喇叭口 164用螺钉或螺栓168连接到输送壳体110上，为了 防止外泄，可以使用环形固定夹170或密封圈172,来保证输送壳体 IIO或上端喇叭口 164之间的连接。
上端喇叭口 164用于将中心研磨部段和变速马达部段106分隔 开，变速马达部段106装放在壳体174和下端框架176的内侧。壳体 174可以用金属薄板制成，下端框架176可以用冲压的金属制成。壳 体174和下端框架176用螺钉或螺栓178连接到上端喇叭口 164上。
通过本发明已经发现，采用变速马达可以克服先有技术中的大部 分问题。 一种适用的变速马达是可以从St. Louis的Emerson Appliance Motors '^司购得的换向磁阻机， 一种换向磁阻机和一种 适用于换向磁阻机的控制器在美国专利No. 6, 014, 003和No. 6， 051, 942中有进一步的说明，其归属于本申请的受让人且其全部内 容在此引用作为参考.另一种适用类型的换向磁阻机公开于Strutz 的申请序列号No. 09/777， 126,与此申请同时提交并属于本申请的受 让人，题目为 "Switched Reluctance Machine and Food Waste Disposer Employing Switched Reluctance Machine "的专利申请 中，其公开的全部内容在此引用作为参考。本发明还包括通过添加控 制装置改进为可变速的其它马达。这类马达可以包括通用马达、永磁 马达或感应马达。
在一个实施例中，变速马达部段106包括一个具有定子182和转 子184的换向磁阻机180。该转子将转动传递给转动轴126。换向磁 阻机180包封在延伸于上下端框架164和176之间的壳体174内。尽 管本发明的说明在换向磁阻机的范围内，但是本发明适用于其他形式 的变速马达和其他以不同速度控制和操纵的机器.
如图1和图3所示，定子182具有一个环形的主体184和中空的 内芯区186。中空内芯区由具有向内凸出的凸极190的孔188构成。 定子182的各个凸极190具有缠绕在凸极190上的导线线圏194。在 一个实施例中，定子182具有十二个定子电极供三相操作。因此，每 隔两个的定子电极190电连接在一起，从而通过给一组四个定子电极 190供电来完成一相的操作。这通过线圏194a、 194b和194c示于图 4中。每一相给形成一交变的一组四个定子电极 190 供 电如图1和图5所示，转子184具有一个环形主体196和向外凸出 的凸极198。转子184的尺寸确定成能设定在定子182的中空内芯区 186内。正如下面将详细说明的，随着给各相线圏绕组194a、 194b 和194c通电，转子184在定子182的中空内芯区186内转动。在此 实施例中，转子具有八个电极198。
通过给各组线圈194供电，在磁阻机内产生磁阻扭矩。当对应的 定子电极190和转子电极198处于错位的位置时，给各组线圏194供 电。定子电极190和转子电极198之间的错位程度称为相角。给一对 线圈194供电产生磁性的北极和南极。因为该对转子电极198与供电 的定予电极190错位一定的相角，所以定子182和转子184的感应系 数不是最大。转子电极198将趋于运动到与供电的绕组感应系数最大 的位置。最大感应的位置出现在转子和定子电极对准的位置。
在转子电极198的转动中相对于最大感应的位置的某特定相角 处，但是在到达最大感应的位置之前，通过给已经供电的那组线圈 194断电从该相中去掉电流。随后，或同时，给第二相供电，在第二 组定子电极中产生新的磁性的南极和北极。如果当笫二组定子电极和 转子电极之间的感应增大时给第二相供电，则正向的扭矩得以保持且 转动继续。通过以这种方式给不同组的线圏194供电和断电产生连续 转动。磁阻机的总扭矩等于上述各单独扭矩的总和。
再参见图1,如上所述，上端喇叭口 164将研磨部段104与变速 马达部段106分隔开，上端喇叭口 164可以消散由换向磁阻机180产 生的热，防止颗粒物质和水与换向磁阻机180接触，以及将颗粒物质 和水的混合物导引到排放出口 162,
为了对准转动轴126，同时使转动轴126能够相对于上端喇叭口 164转动，上端喇叭口 164具有一个装放轴承组件200的中心轴承套 165。在一个实施例中，轴承组件200将转动轴126包围在内且包括 一个套筒轴承202、 一个套筒204、 一个垫片205、 一个橡胶密封装 置206、 一个抛油环208和一个止推垫圏210。套筒轴承202最好用 具有润滑材料的粉末金属制成。止推垫圏210放置于轴承202的顶部。 钢制套筒204将转动轴126包容在内，且定位于止推垫圏210和套筒 轴承202的上方。钢制套筒204位于转动轴126的上端部分127上。 上端部分127成形为双D形状，以接纳破碎板组件118。破碎板组件118座放在垫片205上。破碎板组件118用螺栓211固定在转动轴126 上。为了防止碎片进入，橡胶密封装置206滑套在钢制套筒204上， 并座放在上端喇叭口 164的中心轴承衬套165的一个较大的部分上。 一个钢帽或抛油环208安置在橡胶密封装置206的顶端。
通过使用轴承组件212，使得转动轴126的底部能够相对于下端 框架176转动。下轴承组件212包括一个壳体214和一个球轴承216。 球轴承216最好用具有润滑材料的粉末金属制成。
处理装置100的一个优点是使用换向磁阻机180使破碎板组件 118能够以不同的转速运行。提供有具有反馈环路的控制器220，用 于控制破碎板组件118的转速。通过将换向磁阻机180结合到处理装 置100中，处理装置IOO克服了先有技术中存在的多个问题。控制器 220具有一个处理器或其他逻辑单元。可以采用相同的控制器来实施 多种操作模式.例如，换向磁阻机的控制器220可以进行编程，使破 碎板组件118以不同的转速转动，以实现本发明的特定操作模式，如 软启动模式、最佳研磨模式、空转模式、沖洗模式和防堵塞模式。
软启动模式
本发明包括一种减少食物残渣碎屑块进入排水管道的机构和方
法。如前所述，当传统处理装置首次启动时，研磨板迅速达到高转速。
当食物残渣碎屑块同时快速强制排出处理装置时，在排放出口 162或 在所连接的排水管道可能发生排放流速降低或食物残渣存留的现象。
这一般发生在研磨腔104充满食物残渣后使用者第一次启动传统的 处理装置之时。
为了克服这个问题，本发明包括一种操作具有诸如换向磁阻机 180的变速马达的食物残渣处理装置100的方法。换向磁阻机180连 接到破碎板组件118上，以对研磨腔104内的食物残渣进行研磨。在 一个实施例中，启动时，控制器220操纵食物残渣处理装置以软启动 模式运行。在软启动模式中，控制器起动换向磁阻机l80，以使破碎 板组件118开始转动。如图6所示，将控制器进一步编程为，在预定 时间段Tu内将破碎板组件118的转速緩慢提高到预定转速R"。在一 个实施例中，预定时间段T^大于三(3)秒.软启动模式还降低处理 装置启动时产生的噪音水平。
最佳研磨模式
16已经发现， 一种速度不能最佳地研磨所有类型的食物。例如，当
研磨板组件118高于2500 RPM的较高转速转动时，诸如胡萝卜碎块 和骨头碎块等较硬的食物颗粒可能"滞驻"在破碎板组件118上。滞 驻导致噪音和振动增大，以及在处理装置关闭后导致残留食物留滞在 研磨腔内。经过一定时间，残留食物可能产生令人讨厌的气味。
为了克服这些问题，本发明包括一种操作具有诸如换向磁阻机 180的变速马达的食物残渣处理装置100的方法。该变速马达连接到 诸如破碎板组件118的研磨板上，以不同的转速研磨食物残渣。在一 个实施例中，食物残渣处理装置100的操作是，以三种不同的转速转 动研磨板第一转速、第二转速和第三转速。第一转速可以是高转速， 第二转速可以是中转速，第三转速可以是低转速。
已经发现，破碎板组件118在高转速下(例如2500至4000 RPM)， 该处理装置用于减小食物残渣的材料尺寸是最佳的。在高转速下转动 研磨板可切断和打碎食物残渣材料。较高的转速特别有利于纤维和纤 维性食物。
已经发现，破碎板组件118处于略低或中等转速下(例如1500 至2500 RPM)，可更迅速地研磨大部分食物残渣。密实的蔬菜，如 胡萝卜和土豆在较高转速下具有滞驻的趁势，且较好的适合于以中等 的转速研磨。
已经发现，破碎板组件118处于低转速下(例如300至1500 RPM )， 处理装置用于研磨诸如骨头碎块等较硬的食物是最佳的。另外，较低 的转速使食物残渣的尺寸在较高的转速下减小后能从研磨腔"清理出 去"。这就防止了处理装置关闭后残余食物残渣滞留在研磨腔内。
因此，本发明包括以不同的转速研磨食物残渣的方法。在一个实 施例中，如图7所示，食物残渣处理装置100的破碎板组件118在第 一时间段TV以第一速度Rin转动。第一速度IU是相对较高的转速。 在第一时间段TV之后，破碎板组件118以第二速度TB2转动，直至处 理装置关闭。第二速度RB2是如上所述的低于第 一速度RB1的中转速或 低转速，
在另一个实施例中，如图8所示，食物残渣处理装置100的破碎 板组件118在第一时间段T(n以第一速度Rd转动。第一速度R"也是 相对较高的转速。在第一时间段Td之后，破碎板组件118在第二时间段Tc2以第一速度Rc2转动。第二速度R"是如上所述的低于第一速 度Ru的中转速.该实施例可以进一步包括使破碎板组件118以低于 第二速度Rc2的第三速度R"转动，直至处理装置关闭。
或者，在使处理装置在最佳研磨模式下操作后，控制器220还可 以操纵处理装置100以空转模式或沖洗模式操作，如下所述。
空转模式
传统处理装置的另一个有关的问题是噪音和功率消耗，如前所 述，对于传统处理装置，研磨板的典型转速是较高的。较高的转速产 生较大的噪音和损耗较多的功率。可能经常会有处理装置没有研磨食 物但仍然开通和运转的情况。例如，如果使用者正在清理餐桌，可能 多次出现处理装置一直运转但处理装置中却没有食物的情况。多次输 入食物之间产生的噪音可能令使用者心烦意乱。
本发明通过使食物残渣处理装置在空转模式下操作解决了这个 问题。转到图9，在连续供入操作中，食物残渣处理装置100的研磨 板以低速或空转速度U转动。尽管也可采用其他转速，但在一个实 施例中，空转速度介于400至800 RPM之间。随着食物进入研磨部段 104，换向磁阻机180将破碎板组件118的转速提高到较高的速度RD2, 对食物残渣进行研磨。这可以包括以软启动模式或最佳研磨模式(如 上所述)运转。当食物排除掉后，破碎板118的转速降低，回到空转 速度'
为了探测到新插入的食物残渣在研磨部段104内存在与否，在换 向磁阻机180上提供有一个反馈回路。控制器220监测供给到换向磁 阻机180使破碎板组件118转动的电流。随着食物残渣接触到破碎板 组件118，控制器220将监测到电流迅速增大。电流增大的原因是换 向磁阻机180试图使破碎板组件118保持在空转速度下。当其监测到 电流增大，控制器220感知食物已经插入处理装置。随着监测到上述 情况，控制器220随后将提高破碎板组件118的转速。
冲洗模式
如上所述，食物残渣处理装置中的残留食物可能导致令人讨厌的 气味。尽管上述操作模式减少了食物残渣残留的机会，但是本发明还 包括了一种模式，以保证研磨腔104在研磨操作后能进行适当的清 洗。这种模式称为沖洗模式。在冲洗模式中，水进入研磨腔104。水可以由使用者手动通过放水经过食物输送部段102进入研磨腔104， 也可以通过提供一个类似于洗碗机入口 116的装置自动进入。
图10给出了一个实施例，其中水可以自动射入研磨腔104。控 制器220电连接到一个阀门230并且能够电动打开和关闭该阀门230。 当阀门230打开时，水从一个高压供水装置232强制进入研磨腔104。 在喷水的同时，控制器220将研磨板118的转速提高到高转速。转速 提高使水在中心研磨部段104散布开.这由破碎板组件118的固定凸 肋142和固定倾动钉144完成，它们使水在中心研磨部段104内散布 开。沖洗模式可将研磨部段104清洗干净且减少了令人讨厌的气味。 经过预定时间后，阀门230关闭，破碎板118停止转动或者返回到空 转模式。
防堵塞模式
堵塞是食物残渣处理装置可能发生的一个问题。当骨头等较硬的 物品进入食物残渣处理装置并卡在转动研磨板的凸肋和固定破碎环 的齿之间时，发生堵塞。
因此，本发明包括一种具有诸如换向磁阻机180的变速马达的食 物残渣处理装置IOO。如上所述，控制器220具有反馈回路，能够使 控制器220监测提供给换向磁阻机180的电流。当堵塞将要发生时， 破碎板组件118的转速将迅速降低。这将造成至换向磁阻机180的电 流迅速增大.在防堵塞模式下，控制器220监测电流的急速增大。当 发生电流急速增大时，控制器220可以采取校正措施。例如，控制器 220可以操纵换向磁阻机180将提供到破碎板组件118的扭矩从第一 扭矩增大到第二扭矩，这可使物品破碎和继续转动.另外，如果堵塞 继续存在，控制器220可以操纵换向磁阻机180反转转动方向。
另外，如杲发生堵塞，控制器220可操纵换向磁阻机180完成一 系列快速前后转动，以移除堵塞的物品。因此，在处理装置100中使 用变速马达可以自动探测到堵塞和完成校正工作。
人们期望上述操作模式可以单独使用或组合使用.例如在启动 时，控制器220可以操纵换向》兹阻机180以启动模式开始。控制器 220随后将操纵换向磁阻机180完成最佳研磨模式。在最佳研磨模式 之后，控制器220在关闭前将操纵换向磁阻机180进入空转模式运转 一段时间。在关闭处理装置前，控制器220将操纵处理装置100完成
19冲洗模式。在全部操作模式中，防堵塞模式可以在后台运行，并连续
监测处理装置100的堵塞情况。或者，也可以采用键盘或其他输入装
置，由使用者选择不同的控制器操作模式。
上面所说明的是一种具有变速马达的食物残渣处理装置。使用变 速马达可以通过使食物可在不同的速度下研磨改善食物残渣处理装 置的操作和性能.再者，食物残渣处理装置可以以更高的效率运转， 还有噪音减弱、气味减少、功耗降低等附加效益。另外，食物残渣处 理装置提高了研磨性能并可纠正堵塞.如上所述，换向磁阻机是变速 马达的一个合适选择。换向磁阻机的控制器可用于控制研磨板或破碎 板组件的转速。但是，人们期望其他类型的马达可以用于本发明，能 够以多种转速控制研磨板。
尽管参照一个或多个特定的实施例对本发明进行了说明，但是对 于本领域技术人员能够理解，在不背离本发明的实质和范围的条件下 可以进行多种改变。我们认为各个实施例及其明显的改变形式是在本 发明的实质和范围内的，这些实质和范围阐述于下列权利要求中。
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权利要求
1. 一种减少食物残渣碎屑块通过食物残渣处理装置进入排水管道的方法，该食物残渣处理装置具有一个变速马达，一个转动轴和一个研磨机构，该变速马达将转动传递给转动轴，一部分研磨机构安装在该转动轴上，该方法包括的步骤有在启动时起动变速马达，使安装在转动轴上的研磨机构的那部分转动；和使安装在转动轴上的研磨机构那部分的转动速度经过一个预定的时间段缓慢提高到预定的转动速度。
2. 如权利要求l所述的方法，其特征在于，研磨机构包括破碎板 组件和固定破碎环，安装在转动轴上的部分研磨机构是破碎板组件。
3. 如权利要求2所述的方法，其特征在于，破碎板组件包括固 定研磨凸肋.
4. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，该预定转动速度大 于每分钟1500转。
5，如权利要求1所述的方法，其特征在于，该预定时间段大于 三(3)秒。
6. 如权利要求1所述的方法，其特征在于，该变速马达是换向 磁阻机。
7. —种操作食物残渣处理装置的方法，该食物残渣处理装置具 有一个变速马达、 一个转动轴和一个研磨机构，该变速马达将转动传 递给转动轴， 一部分研磨机构安装在该转动轴上，该方法包括的步骤有在第一时间段使安装在转动轴上的部分研磨机构以第一转动速 度转动；和在第二时间段使安装在转动轴上的部分研磨机构以第二转动速 度转动，第二转动速度小于第一转动速度。
8. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，研磨机构包括破碎板组件和固定破碎环，安装在转动轴上的部分研磨机构是破碎板组件。
9. 如权利要求8所述的方法，其特征在于，破碎板组件包括固 定研磨凸肋。
10. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，第二时间段在第一 时间段之后。
11. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，该第一转动速度在 每分钟2500转至4000转之间.
12. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，该第二转动速度低 于每分钟2500转。
13. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，该方法还包括的步 骤有在第三时间段使安装在转动轴上的部分研磨机构以笫三转动速 度转动，该第三转动速度低于第二转动速度。
14. 如权利要求13所述的方法，其特征在于，该第三转动速度 在每分钟100转至1500转之间。
15. 如权利要求7所述的方法，其特征在于，该变速马达是换向 磁阻机.
16. —种操作食物残渣处理装置的方法，该食物残渣处理装置具 有一个变速马达、 一个转动轴和一个研磨机构，该变速马达将转动传 递给转动轴， 一部分研磨机构安装在该转动轴上，该方法包括的步骤 有使安装在转动轴上的部分研磨机构以笫 一转动速度转动； 确定食物残渣是否已经进入食物残渣处理装置；和 如果食物残渣已经进入食物残渣处理装置，则将第一转动速度提 高到第二转动速度。
17. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，研磨机构包括破碎板组件和固定破碎环，安装在转动轴上的部分研磨机构是破碎板组件。
18. 如权利要求17所述的方法，其特征在于，破碎板组件包括 固定研磨凸肋。
19. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，该笫一转动速度 在每分钟400转至800转之间.
20. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，该方法还包括的 步骤有在将笫一转动速度提高到第二转动速度之后确定食物残渣是否已经排出食物残渣处理装置；和如果食物残渣已经排出食物残渣处理装置，则将笫二转动速度降 低到第一转动速度。
21. 如权利要求16所述的方法，其特征在于，该变速马达是换 向》兹阻机。
22. —种操作食物残渣处理装置的方法，该食物残渣处理装置具 有一个变速马达、 一个转动轴和一个研磨机构，该变速马达将转动传 递给转动轴， 一部分研磨机构安装在该转动轴上，该方法包括的步骤 有使安装在转动轴上的部分研磨机构以第 一转动速度转动； 使水进入食物残渣处理装置；和在水进入食物残渣处理装置的过程中将第一转动速度提高到第 二转动速度，第二转动速度大于第一转动速度。
23. 如权利要求22所述的方法，其特征在于，研磨机构包括破碎板组件和固定破碎环，安装在转动轴上的部分研磨机构是破碎板组 件。
24. 如权利要求23所述的方法，其特征在于，破碎板组件包括 固定研磨凸肋。
25. 如权利要求22所述的方法，其特征在于，该第一转动速度 在每分钟400转至800转之间.
26. 如权利要求22所迷的方法，其特征在于，该第二转动速度 大于每分钟1500转。
27. 如权利要求22所述的方法，其特征在于，该变速马达是换 向磁阻机。
28. —种操作食物残渣处理装置的方法，该食物残渣处理装置具 有一个变速马达、 一个转动轴和一个研磨机构，该变速马达将转动传 递给转动轴， 一部分研磨机构安装在该转动轴上，该方法包括的步骤 有使安装在转动轴上的那部分研磨装置以第一转动速度和第一扭矩转动；通过监测提供给变速马达的电流确定食物残渣是否堵塞在研磨机构内；和如果确定了食物残渣堵塞在研磨机构内，则将第 一扭矩提高到第 二扭矩。
29. 如权利要求28所述的方法，其特征在于，研磨机构包括破 碎板组件和固定破碎环，安装在转动轴上的部分研磨机构是破碎板组 件。
30. 如权利要求29所迷的方法，其特征在于，破碎板组件包括 固定研磨凸肋。
31. 如权利要求28所述的方法，其特征在于，该方法还包括的 步骤有使安装在转动轴上的部分研磨机构的停止转动；和 当确定已经发生堵塞时，使安装在转动轴上的部分研磨机构以相 反的方向转动。
32. 如权利要求28所述的方法，其特征在于，该方法还包括的 步骤有使安装在转动轴上的部分研磨机构的停止转动；和 当确定已经发生堵塞时，完成一系列快速的前后转动。
33. 如权利要求28所述的方法，其特征在于，该变速马达是换 向磁阻机。
全文摘要
一种具有上食物输送部段、马达部段，中心研磨部段和一个控制器的食物残渣处理装置。上食物输送部段包括一个形成有一个接受食物残渣的入口的壳体。马达部段包括一个具有转子和定子的换向磁阻机。转子将转动传递给转动轴。中心研磨部段位于食物输送部段和马达部段之间。食物输送部段将食物残渣输送到研磨部段。研磨部段包括研磨机构，其中一部分研磨机构安装在转动轴上。控制器能够控制转动轴和安装在转动轴上的部分研磨机构的转动。该控制器还能够使转动轴的转动保持在一个以上的速度上。本发明还包括以不同的转动模式操作变速马达的方法，例如软启动模式、最佳研磨模式、空转模式、冲洗模式和防堵塞模式。
文档编号B02C18/00GK101451367SQ200810175039
公开日2009年6月10日 申请日期2001年11月28日 优先权日2000年11月28日
发明者S·W·安德森, T·R·博格, W·F·斯特鲁茨 申请人:美国艾默生电气公司