专利名称：面团搅拌机及具有冷却套管流道的搅拌钵的制作方法
技术领域：
本申请大体涉及面团搅拌机(dough mixer),并且更具体地涉及一种包含具有制冷/冷却套管流道的搅拌钵的面团搅拌机。
背景技术：
面包面团的搅拌通常在受控的温度(如大约78 °F至大约80 T )下进行。在搅拌过程中，摩擦力和粘性剪力(viscous shear)致使面团中的温度升高,这可能导致面团变得粘连且难于加工。利用被冷却的搅拌组件来控制在搅拌过程中的面团温度的搅拌机是已知的。例如，专利号为4，275，568的美国专利公开了一种搅拌机的搅拌钵，所述搅拌钵的片状板(sheet panel)中包含供冷却流体通过的流道。对搅拌钵冷却系统进行改进可提高搅拌机的运行效率。
发明内容
在一个方面，面团搅拌机包括箱体和被支撑在箱体内部的钵。所述钵包括钵体，所述钵体限定了开口，面团通过所述开口被加进所述钵内以进行搅拌操作。搅拌器被安装在所述钵中以在钵中旋转。制冷套管被安装在钵体外部。所述制冷套管包括至少一个流道，所述流道被布置成蛇形(serpentine)结构。弯曲的冷却通道末端导引件(end guide)和/或弯曲的通道内槽(channel interior)或中间导叶(guide vane)被提供用于提高冷却效率。在下述的附图和说明中阐述了一个或多个实施例的细节。通过说明、附图和权利要求，本发明其他的特征、目的和优点将变得显而易见。
图I为搅拌机的一个实施例的正视图；图2为与图I的搅拌机结合使用的包含制冷套管的搅拌钵的一个实施例的透视图；图3为图2的搅拌钵的剖面视图；图4为搅拌钵沿图3中的线4-4的布局图(laid-out view),示出了冷却剂流经制冷套管的过程；图5为构成图2中的搅拌钵的制冷套管的通道构件的一个实施例的端视图6示出了构成制冷套管的通道构件的另一个实施例；图7示出具有弯曲端部和中央导叶的搅拌钵制冷套管。
具体实施例方式参照图1，搅拌机10包括安装在箱体14内的搅拌钵12。在此图中，搅拌钵12为敞开顶部20的布置形式，其中所述顶部20被转向一侧。支撑构件16支撑搅拌钵12的每一端，所述支撑构件16被安装在支撑板18上。搅拌器22可旋转地安装在搅拌钵12内。搅拌器22包括一对搅拌臂24和26以及包括可旋转轴28，在搅拌操作中所述可旋转轴28支撑并转动搅拌臂24和26。尽管由图I示出了搅拌器22，但仍可使用各种搅拌器组件，包括如在专利号为6，047，558的美国专利(该专利的细节通过引用并入本文，就如已在本文充分阐述了一样)中描述的冷冻搅拌器组件(refrigerated agitator assembly)。现在参照图2，搅拌钵12的钵体36上装备有制冷套管30，所述制冷套管30由数 个通道构件32 (例如由不锈钢构成)构成。通道构件32提供供冷却剂，如冷水或乙二醇通过的流道34(见图3)，从而在搅拌操作中控制或维持搅拌钵12内的温度。钵体36包括U型片状板38 (例如由不锈钢构成)，所述U型片状板38构成搅拌钵12的前部40、底部42和后部44。侧板46和48连接钵体36的前部40、底部42和后部44。制冷套管30从钵体36的前部40延伸到钵体的后部44。每个侧板46和48上也各装备有侧通道构件50，所以冷却剂也能沿着钵体36的侧面流动。冷却剂通道组件52将制冷套管30连接到冷却剂源(见入口 56)，并且也提供供冷却剂流出制冷套管的出口 58。冷却剂通道组件52同样将侧通道构件50连接到冷却剂源。参照图3，通道构件32是并排对齐的，沿钵体36水平延伸且大体上相互平行。可以装备有延伸方向与片状板38的延伸方向大体相同的外部U型板，其与通道构件32重叠，且在外部U型板和通道构件32之间提供可以在其中装备绝缘材料(图中未示出)的空间。在其他的实施例中，可能不配备外部U型板。参照图4,制冷套管30提供第一蛇形流路径部分(serpentine flow pathsegment) 64和第二蛇形流路径部分66,第二蛇形流路径部分66通过通道构件68与第一段蛇形流路径部分64相连，所述通道构件68朝前后方向延伸。冷却剂通过位于钵体36的后部44处的套管入口 70(同样见图2)进入冷却套管30，并且立即通过另一朝前后方向延伸的通道构件72流向钵体的前部40。随后冷却剂从入口 76处进入第二蛇形流路径部分66，且沿着每一个通道构件32流动并在每一个通道的弯曲端部78转换方向。然后冷却剂从出口 80处流出第二蛇形流路径部分66，并沿着朝前后方向延伸的通道构件68流至第一蛇形流路径部分64的入口 82。随后冷却剂沿着每一个通道构件32流动并在每一个通道的弯曲端部84转换方向，并且从出口 86处流出第一蛇形流路径部分64(同样见图2)。冷却剂从出口 86处被导向冷却剂通道组件52的出口 58。冷却剂流经第一蛇形流路径部分64和第二蛇形流路径部分66使片状板38被冷却并且被用于对钵12的内部容积(internal volume)制冷。冷却剂沿着第一蛇形流路径部分64和第二蛇形流路径部分66流动并在其变得过热之前离开制冷套管30。在一些实施例中，温度传感器可能被用于监测钵12的温度，所述温度传感器亦可用于控制冷却剂流过制冷套管30的速率。也可装备显示器，以向操作者指示温度。在其他的实施例中，温度传感器被用于监测面团的温度，并且温度信息被用于根据需要来打开或关闭制冷流，而不是用于控制流速。參照图5，制冷套管30由通道构件32构成，所述通道构件32沿着钵体36侧向延伸。姆个通道构件32由统ー的片状板材(plate of sheet material)构成,所述片状板材被塑形(如通过弯曲)成包括细长的中央板(center panel) 88、通过第一弯头(bend) 92连接到中央板的第一支脚(leg)90以及通过第二弯头96连接到中央板的第二支脚94。如图所示，第一弯头92朝钵体36的方向弯曲，且第二弯头96朝背离钵体的方向弯曲。此外，第ニ弯头96的曲率与第一弯头92的曲率大致相等，从而角α2与角も大致相等，在此，α是如图所示的从各支脚量到中央板88得出的。在一些实施例中，Ci1和α2至少为约90°且小于180°。在一些实施例中，例如在图6所示的实施例中，α2与も不相等。在这个实施例中，α2大于aド參照前面的图4以及下面的附图，钵冷却通道具有改善钵的结构和提高冷却性能的有益特征。在过去的设计中，冷却套管具有高压降和许多的流动冷却剂回流区(recirculation zone),使得排热效率低,需要更多的制冷(ON)时间。在一个实施例中，钵冷却通道包括弯曲端部和/或位于槽开ロ中央的圆形导叶，冷却剂通过所述槽开ロ流向相邻的通道。如图7和8所示，当弯曲端部和圆形导叶同时存在于钵冷却通道中时，通道末端导引件和圆形导叶被放置为彼此为共同径向的(co-radialto each other)(即具有相同中心轴的部分)。在一个实施例中，弯曲端部78如图4所示进行放置。图4中所示的弯曲端部的布置的位置和几何结构是根据对HSlO搅拌钵模型的CFD (即计算流体动力学)分析来选择的。图4中所示的设计是基于所收集到的关于压降、排热性能、温度梯度和冷却剂流的速度变化图(velocity profil)的数据的。弯曲端部78在特定的流速下产生流线型流动模式(streamlined flow pattern),并允许冷却剂边界层形成在套管上,且提高了冷却套管的排热能力。对图4中所描述的实施例进行的CFD分析表明，在使用弯曲端部78的冷却套管中的速度梯度增大且压降降低(相比于使用方形端部的实施例)。如上所述，冷却剂沿着在搅拌钵的冷却套管中的蛇形流路径流动。冷却剂这样的流动允许从系统中排热。在一个实施例中，圆形导叶90被置于位于套管轮廓尾部的弯曲端部的中央，引导冷却剂流向相邻通道，如图8所示。如图8所示，弯曲端部78与圆形导叶90是共同径向的，即它们关于同一点形成弧线，但它们离开这一点的距离不同。在其他的实施例中，弯曲端部的曲率与圆形导叶的曲率可能是不同的。同样的，尽管已示出的圆形导叶是対称的，即其向顶部通道延伸的量与向底部通道延伸的量相等，但其他的实施例也是可能的，其中圆形导叶的顶部和底部中的ー个比相应的另ー个延伸得更远。在一些实施例中，冷却套管中的所有导叶的形状相同，然而在其他的实施例中，冷却套管内的导叶的形状可能是变化的。如图9所示，导叶被放置在沿着通道末端和弯曲末部之间的间距92的某一点处。在一个实施例中，导叶被放置在间距92上的某一点处，该点到通道末端的距离与到弯曲端 部的距离相等。在另ー个实施例中，导叶可沿着间距92略微偏移。与导叶的布置相独立地，导叶的上端94和下端96在相对于通道末端的一定位置范围内，从而导叶的末端可与通道末端(由线98示出)对齐，导叶末端可在超出通道末端Cl1的距离处，或者在通道末端向前d2的距离处，其中，Cl1可介于约I至2英寸且d2可介于约I至2英寸。在再一个实施例中，导叶的上端94的位置与下端96的位置不同。为了创造出使冷却通道的各处的速度梯度更为一致的设计，对不同的流速、圆形导叶几何结构及位置情况进行了 CFD研究。CFD研究表明在使用带有中央导叶90的弯曲端部78的冷却套管中的速度梯度增大且压降降低。基于上述分析，弯曲端部和圆形导叶产生流线型流动模式和连续的速度变化图，降低了压降，并减少了围绕套管的流体回流。此外，弯曲端部和圆形导叶使冷却剂流成流线型以沿着在套管上的边界层流动，并且降低了系统中的总压降。基于至少这些特性，具有弯曲端部和/或圆形导叶的设计通过使冷却套管中的平均容积温度(averagevolume temperature)维持恒定来更好地从面团搅拌钵排热，并且在 流动模式中产生瑞流(turbulence)以允许从钵中恒定地排热。因此，这些配置使面团搅拌机中的冷却系统更好地从各批被搅拌的面团中排热，从而使得面团搅拌周期中的制冷(ON)时间減少。此外，在此描述的实施例1)通过消除拐角(corner)从而減少了钵套管中的应カ点；2)減少了面团搅拌周期中的制冷(ON)时间，从而缩短了面团搅拌周期的总时间；3)可被包含在现有的钵冷却套管系统中；4)获得了较低的面团温度，从而通过限制在加工过程中面团的发酵(development)可提供更为恒定的最终产品；5)由于提高了效率，从而使面包店的能耗降低；以及6)可消除搅拌过程中的结冰现象，节约成本和时间。应当清楚地理解上述说明仅意在作图解和举例之用，且并不意在被理解为是限制，并且变化和修改是可能存在的。因此，也可考虑其他的实施例，并且可以在不背离本申请的范围内作出修改和变化。权利要求为
权利要求
1.一种面团搅拌机，其包括 钵，所述钵被配置为被支撑在所述面团搅拌机的箱体中，所述钵包括 钵体，所述钵体限定了开口，面团通过所述开口被加进所述钵中以进行搅拌操作； 搅拌器，所述搅拌器被安装在所述钵中以在钵中旋转；以及 制冷套管，所述制冷套管被安装在所述钵体外部，所述制冷套管包括至少一个流道，所述流道被布置成蛇形结构，其中所述流道的流向转换端部包括通道末端和弯曲端部。
2.根据权利要求I所述的面团搅拌机，其中所述流道的所述流向转换端部包括位于所述通道的中间部分的弯曲导叶，其中所述弯曲导叶具有上端和下端。
3.根据权利要求2所述的面团搅拌机，其中所述弯曲导叶沿着所述通道方向、位于通道中央。
4.根据权利要求3所述的面团搅拌机，其中所述弯曲端部为弧形的，并且所述弯曲导叶为弧形的。
5.根据权利要求4所述的面团搅拌机，其中所述弯曲端部和所述弯曲导叶是共同径向的。
6.根据权利要求2所述的面团搅拌机，其中所述弯曲导叶被放置在离所述通道末端和离所述弯曲端部的距离相等的位置。
7.根据权利要求2所述的面团搅拌机，其中所述弯曲导叶的所述上端和所述下端与所述通道末端对齐。
全文摘要
本申请大体涉及面团搅拌机，并且更具体地涉及一种包含具有制冷/冷却套管流道的搅拌钵的面团搅拌机。此外，所述制冷/冷却套管流道包括弯曲端部和/或弯曲导叶，所述弯曲端部和/或弯曲导叶使钵的冷却效率更高。
文档编号F28F3/12GK102655755SQ201080056686
公开日2012年9月5日 申请日期2010年11月16日 优先权日2009年11月18日
发明者安库什·B.·米塔尔 申请人:伊利诺斯工具制品有限公司