专利名称：一种转筒式速冻装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种快速冷冻装置，具体指一种利用转筒作为运载体来冷冻食品的速冻装置。
背景技术：
目前，用空气作为载冷剂进行强制循环的食品速冻设备较常见的有隧道式、螺旋式、流化床式、平板式和转筒式结构。如中国授权公告号为CN1280599C的《食品个别快速冷冻或冷却装置》就披露了其中一种转筒式设备，它包括一冷冻库、一底座、一驱动装置、一旋转筒、一固定筒、一落料装置、一进料斗和一出料斗。使用时，将每一个成型或煮熟完成的食品，依序由该冷冻库箱体上侧的进料斗送入该旋转筒筒体上的每一层或螺旋型栅板网架上，以接受全面冷冻或冷却的动作，然后由冷冻库的出料斗依序送出，做包装出售或冰冻储存工作。因此该发明较好地克服了隧道式或平板式冷冻装置体积庞大、造价高，不易维修等缺陷。但由于该转筒式冷冻装置仍采用空气为载冷剂的吹风式冷冻方式，因此还存在着以下的不足(1)空气介质传热系数低，只为液体传热率的1/10或钢板金属传热率的1/100左右；(2)由于蒸发器的温度在零度以下，空气介质中的水分遇到蒸发器外层容易结霜，导致蒸发器的热阻力增大，使其传热效率大大降低，从而使压缩机空转，作无用功，消耗大量能源；(3)由于空气强制对流，在加工过程中，进、出料斗处空气易跑出而造成能量的不必要损失；(4)由于强制吹风，被冻食品易失去水分而出现干耗；(5)设备易结霜，需要中断生产来进行除霜。上述种种现象，会造成该设备冻结速度慢，冻结食品的质量低，耗能大，还不能连续生产的缺陷。
为此，人们设计出用液体作为载冷剂进行速冻的装置，如中国公开号为CN1408284的《食品的冷冻装置》和中国专利公开号为CN1529109的《食品非直接接触超导超低温冷液冷冻方法和装置》的速冻装置，前者公开了一种装有不冻液被浸食品架能升降的冷冻箱，后者公开了一种专用薄膜隔离食品的冷冻篮，两者虽然能在一定程度上克服空气载冷剂所带来的弊端，但由于前者直接与冷冻液相接触，不符合食品卫生法的要求。后者在遇有硬刺暴露的冷冻物会不可避免会造成隔离膜穿孔，而发生冷冻液损耗和食品被污染的后果，且操作过程中，需每冷冻篮放进和拿出，较为费时费力，也不利于节能。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术的现状，提供一种既具有占地面积小，冻结食品安全，又具有能源省，冻结速度快，可连续生产的转筒式速冻装置。
本发明解决上述技术问题所采用的技术方案为该转筒式速冻装置包括旋转筒、驱动该旋转筒的驱动器和提供冷源的制冷系统，其特征在于所述的冷源为液体载冷剂，所述的旋转筒外壁周面上依次分布有多对相对应的中空上平板和中空下平板，各下平板与所述旋转筒外壁相固连，所述各上平板分别与支承在所述旋转筒上的各自升降机构相连而作上、下移动，并且各上、下平板上分别均设有液体载冷剂的进液口和回液口，而在所述各上平板之上还设置有与其相联动并在冷冻过程中能覆盖住上、下平板的活动罩；所述旋转筒内则至少设置有一组带进液通道和回液通道且同一通道的进、出口端相对转动的旋转阀，所述各上、下平板上的进液口分别通过各自的进液支管与上述旋转阀上对应的进液通道的出口端相连接，所述旋转阀上对应的进液通道的进口端则与所述制冷系统中的液体载冷剂的输出管相连，而所述各上、下平板上的回液口也分别通过各自的回液支管与上述旋转阀上对应的回液通道的进口端相连接，所述旋转阀上对应的回液通道的出口端则分别与所述制冷系统中的液体载冷剂的回流管相连。
作为本发明的进一步改进，所述的旋转阀可以包括固定在旋转筒上的阀体和位于阀体中部且两者接触面间设有轴承的阀杆，所述的进液通道、回液通道分别由环形通道和与环形通道相贯通的轴向通道组成，所述各环形通道的端口位于所述的阀体侧壁上，以供对应的所述进液支管、回液支管连接，所述的各轴向通道则开设在所述的阀杆上，各轴向通道的端口分别与对应的所述输出管、回流管相连。在该方案中，环形通道可以设置在阀体上，也可以设置在阀杆上，还可以设置在阀体和阀杆的接触面上，只要该环形通道与对应的轴向通道相通，且其端口开设在阀体侧壁上即可。同时，这样的环形通过可以依次开设有多个，而轴向通道只开设两个，使一部分环形通道与其中一轴向通道相贯通，形成多个进液通道，另一部分环形通道与另一轴向通道相贯通，以形成多个回液通道。而最优选的方案采用以下结构即旋转阀上的进液通道和回液通道各为一个，且进液通道中的环形通道端口通过一端固定在所述旋转筒内壁上的进液总管与所述的各进液支管相连，而所述回液通道中的环形通道端口则也通过一端固定在所述旋转筒内壁上的回液总管与所述各回液支管相连。
比较可靠的是，所述旋转筒外壁上还可以固定有下支承板，所述的各下平板分别设置在该下支承板上，并通过横向支承板相连成一体，这样结构更加牢固。
非常有益的是，所述的上、下平板内最好分别设有隔板而形成蛇形通道，该蛇形通道的首、尾端分别对应于所述液体载冷剂的进液口和回液口。这样，可使液体载冷剂能均匀流经各平板的每个角落，并能延长其流动时间，以便与食品进行充分的热交换。
所述的升降机构可以为升降油缸，该升降油缸的缸体定位在上支承板上，该上支承板又固定于所述旋转筒外壁，所述升降油缸的活塞杆则与所述的活动罩、上平板相连。当然，也可以采用现有技术中其它常规的升降机构。
所述活动罩的上表面以固定有导向杆为佳，该导向杆的上端穿过所述上支承板上的导向孔后与限位件相固连。利用各导向杆的作用，使活动罩和上平板平稳地进行上、下移动。
作为本发明的另一种优选方案，所述上平板上表面可以直立地设置有带凸缘的拉杆座，拉杆一端与该拉杆座相固定，另一端松动地穿过所述的活动罩后与定位件相固连。采用这样的方案，使上平板悬挂在活动罩上，既能与活动罩随活塞杆一起上下移动，又可借助于凸缘与定位件之间的距离，使上位板相对于活动罩浮动。
所述的驱动器可以包括位于旋转筒之外的电机、与电机输出轴相联的减速器和位于减速器输出轴上的小齿轮，其中所述的小齿轮与内齿轮相啮合，所述的内齿轮又通过轴承支承在支架上，上述旋转筒则固定在该内齿轮上。也可以采用其它的常规驱动器结构。
与现有技术相比，由于本发明采用液体为载冷剂，通过旋转筒外壁上的各上、下平板传递能量来冻结两平板间的食品，因而使本发明既克服了以空气为载冷剂所带来的缺陷，又避免了食品与液体载冷剂相接触而出现的安全问题，同时又借助于旋转筒、升降机构的驱动可对各组上、下平板中的食品进行轮留作业，从而使本装置有效地克服了整体冷气的逸跑，使能量损耗降低到最小程度；另一方面又可连续作业，大大地提高作业效率和设备的利用率。因而本发明结构紧凑、合理，冻结速度快，食品安全，节能，因而值得在冷冻业中推广应用。
图1为本发明实施例的结构示意图；图2为图1中A-A向俯视图；图3为图1中的旋转筒的结构示意4为图3中B-B向俯视图；图5为图1中I部分的放大剖视图；图6为图1中上平板的结构示意图；图7为图8的仰视图；图8为图7中C-C向剖视图；图9为本发明中所采用的制冷系统示意图；图10为图1中旋转阀的剖视图；图11为图10的仰视图。
具体实施例方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步详细描述。
如图1至图4所示，该转筒式速冻装置包括旋转筒1、驱动该旋转筒的驱动器和提供液体载冷剂的制冷系统以及旋转阀2，其中，旋转筒1呈筒体状，它的底部开有通孔，通孔上设有第一发兰21；旋转筒内邻近底部位置处设有四块肋板29，各肋板的一端固定于旋转筒1内壁，另一端相互汇聚以形成十字状，并共同支承有第二发兰35；而旋转筒的外壁周面的上、下部位分别固定有呈环状的上支承板7和下支承板11，在上、下支承板之间依次分布有12对相对应的用钢板制成的中空上平板9和中空下平板10，各上平板分别与固定在旋转筒上的各自升降机构相联动。各下平板10位于下支承板11上，各下平板之间通过横向支承板33连成一体，各下平板与下支承板之间再通过纵向支承板32定位。且各上、下平板上分别均设有液体载冷剂的进液口和回液口，各上平板的进液口39a、下平板的进液口34a分别通过各自带有第一控制阀27的进液支管28连于进液总管22，同理，各上平板的回液口39b、下平板上的回液口34b分别通过各自的带有第二控制阀30的回液支管31连于回液总管3。
在本实施例，上述升降机构采用常规的液压缸，即在上支承板7上沿旋转筒外周壁面依次分布有12个液压缸5。由于每组上、下平板及对应的液压缸、进液支管和回液支管的结构、原理相同，现以其中一例加以说明，请参见图1和图5，液压缸5通过输油管道4与位于旋转筒1内的供油装置(图中未视)相连，液压缸5的缸体固定在上支承板7上，液压缸的活塞杆6穿过上支承板7后与一在冷冻过程中能覆盖住上、下平板的活动罩8相固定。而上平板9的上表面上设置有四个带凸缘的拉杆座23，如图6至图8，各拉杆座23上固定有上端外露于活动罩的拉杆24，各拉杆与各自的紧固件相连，该紧固件可以是螺母或卡簧等构件，也就是，上平板9通过拉杆24和紧固件悬挂于的活动罩8上，使上平板9相对于活动罩8在凸缘与紧固件之间浮动，以适应不同冻品的厚度而作自动调节。并利用上平板的自重，对冻品产生一个恒定的压力。
为了延长液体载冷剂在上、下平板内的流动时间，确保与食品之间进行充分的热交换，在上、下平板的空腔中均设置有分隔板37，以形成蛇形通道，图8为上平板内部的蛇形通道结构图，形成后的蛇形通道首端对应于液体载冷剂进液口39a，而尾端则对应于液体载冷剂的回液口39b。同时，为了使活动罩8、上平板9能平稳地上下移动，在各活动罩的上表面还固定有四个导向杆25，各导向杆的上端穿过上支承板7上的导向孔后与导向套26相固连。另外，考虑到热量的损失，在活动罩的四周，即在上、下平板外侧分别设有上保温层36和下保温层38，以对冻品进行保温。
所述的驱动器包括位于旋转筒之外的电机12、与电机输出轴相联的减速器13和位于减速器输出轴上的小齿轮14，小齿轮与内齿轮20相啮合，内齿轮20又通过轴承21支承并按常规径向限位在支架17上，上述旋转筒1通过上述第一发兰21固定在该内齿轮20上。其中，电机12采用变频控制，减速器13为常规的蜗杆减速器。工作时，只要驱动电机，通过减速器带动小齿轮转动，小齿轮带动内齿轮转动，最终带动旋转筒徐徐旋转。上述旋转筒的旋转速度可以按需调节，旋转一周的时间一般在20分钟至50分钟之间。
而制冷系统采用常规技术，即其包括压缩机41、冷凝器42、蒸发器19、膨胀阀43、驱动泵40和各控制阀(图中未视)，如图9所示，由压缩机41排出的高温高压制冷剂，经冷凝器42冷凝后得到的高压制冷剂，再经膨胀阀43降压后流入蒸发器19中蒸发制冷。在本实施例中，液体载冷剂采用冰点较低的甘油或其它常用的液体载冷剂，在上述蒸发器19中，液体载冷剂与制冷剂进行热量交换，交换后的制冷剂汽液混合物经汽液分离后，气态制冷剂吸入压缩机41中继续循环，热交换后的液体载冷剂通过输出管15、回流管16与各上平板和各下平板的空腔相连通。
为了能使上述液体载冷剂能顺利地送入到上、下平板的空腔中，在旋转筒内还设置了带进液通道和回液通道的旋转阀2，如图10和图11所示，该旋转阀只带有一个进液通道和一个回液通道，所以结构相对较简单，即它包括固定在上述第二法兰35上的阀体47和位于阀体内腔中的阀杆49，且阀杆与阀体的接触面间设有两对轴承45，阀杆的两端再通过上端盖44、下端盖48定位在阀体47中，使阀体能相对于阀杆转动。同时，在阀杆上开有左右分布的第一轴向通道53和第二轴向通道52，在两对轴承之间的阀杆、阀体接触面间开有上环形通道50和下环形通道51，各环形通道的端口位于阀体侧壁上，并在上、下环形通道两旁的阀杆、阀体接触面间用密封圈46进行密封，以防液体载冷剂泄漏。在本实施例中，第一轴向通道53与上环形通道50之间相贯通，以形成了所述的进液通道，进液通道的出口端，即上环回通道50端口与上述进液总管22相连通，该进液总管22固定于旋转筒1内壁上。而进液通道的进口端，即第一轴向通道53端口则与上述液体载冷剂的输出管15相连接。第二轴向通道52与下环形通道51相贯通后，形成了所述的回液通道，回液通道的进口端，即下环回通道51端口则与上述回液总管3相连通，该回液总管3也固定在所述旋转筒1内壁上。而回液通道的出口端，即第二轴向通道52端口则与上述液体载冷剂的回流管16相连接。
当需要冷冻食品时，将食品放置在下平板10上，驱动液压缸中活塞，使活塞杆6下移，随之活动罩8下移，并带动上平板9下移，当上平板9碰到食品后，停止移动，给食品以一恒定的压力。而活动罩8仍在活塞杆的作用下下移，直至与下平板10相抵触，将上平板9、食品及下平板10罩在其内，在该活动罩8继续下移过程中，各拉杆24逐渐外伸于活动罩8。然后启动电机12，使旋转筒1徐徐转动。与此同时，制冷系统提供的液体载冷剂依次通过输出管15、旋转阀2内的进液通道、进液总管22、对应的进液支管28流入各上、下平板的空腔中，液体载冷剂在各上、下平板的蛇形通道内流动，与两平板间的食品进行热量交换，使食品冷冻。而换热后的载冷剂再依次通过回液支管31、回液总管3、旋转阀2的回液通道、回流管16后进入蒸发器19中，与制冷剂进行再一次的热交换，以便再一次进入上、下平板中。就这样，周而复始，随着旋转筒的转动，用同样的方式将食品放置在下一个相邻的上平板上进行冷冻。当食品随着旋转筒转动一周后，依次控制各液压缸，使各活塞杆先后内缩，带动各自的活动罩上移，同时各活动罩又带动相应的上平板上移，随即依序取出已冷冻好的食品。显然，采用上述冷冻装置，可不停地放入需冷冻的食品，同时也可不断地取出已冻好的食品。由于各组上、下平板相互分离，可独立操作，因此冷气损耗小，又不会出现结霜等现象，所以可连续生产作业。
权利要求
1.一种转筒式速冻装置，其包括旋转筒(1)、驱动该旋转筒的驱动器和提供冷源的制冷系统，其特征在于所述的冷源为液体载冷剂，所述的旋转筒外壁周面上依次分布有多对相对应的中空上平板(9)和中空下平板(10)，各下平板与所述旋转筒外壁相固连，所述各上平板分别与支承在所述旋转筒上的各自升降机构相连而作上、下移动，并且各上、下平板上分别均设有液体载冷剂的进液口和回液口，而在所述各上平板之上还设置有与其相联动并在冷冻过程中能覆盖住上、下平板的活动罩(8)；所述旋转筒内则至少设置有一组带进液通道和回液通道且同一通道的进、出口端相对转动的旋转阀(2)，所述各上、下平板上的进液口分别通过各自的进液支管(28)与上述旋转阀上对应的进液通道的出口端相连接，所述旋转阀上对应的进液通道的进口端则与所述制冷系统中的液体载冷剂的输出管(15)相连，而所述各上、下平板上的回液口也分别通过各自的回液支管(31)与上述旋转阀上对应的回液通道的进口端相连接，所述旋转阀上对应的回液通道的出口端则分别与所述制冷系统中的液体载冷剂的回流管相连。
2.根据权利要求1所述的转筒式速冻装置，其特征在于所述的旋转阀(2)包括固定在旋转筒上的阀体(47)和位于阀体中部且两者接触面间设有轴承(45)的阀杆(49)，所述的进液通道、回液通道分别由环形通道和与环形通道相贯通的轴向通道组成，所述各环形通道的端口位于所述的阀体侧壁上，以供对应的所述进液支管、回液支管连接，所述的各轴向通道则开设在所述的阀杆上，各轴向通道的端口分别与对应的所述输出管(15)、回流管(16)相连。
3.根据权利要求2所述的转筒式速冻装置，其特征在于所述旋转阀上的进液通道和回液通道各为一个，且所述进液通道中的环形通道端口通过一端固定在所述旋转筒内壁上的进液总管(22)与所述的各进液支管(28)相连，而所述回液通道中的环形通道端口则也通过一端固定在所述旋转筒内壁上的回液总管(3)与所述各回液支管(31)相连。
4.根据权利要求1或2或3所述的转筒式速冻装置，其特征在于所述旋转筒外壁上固定有下支承板(11)，所述的各下平板(10)分别设置在该下支承板上，并通过横向支承板(33)相连成一体。
5.根据权利要求1或2或3所述的转筒式速冻装置，其特征在于所述的上、下平板内分别设有隔板(37)而形成蛇形通道，该蛇形通道的首、尾端分别对应于所述液体载冷剂的进液口和回液口。
6.根据权利要求1或2或3所述的转筒式速冻装置，其特征在于所述的升降机构为升降油缸(5)，该升降油缸的缸体定位在上支承板(7)上，该上支承板(7)又固定于所述旋转筒外壁，所述升降油缸的活塞杆(6)则与所述的活动罩、上平板相连。
7.根据权利要求6述的转筒式速冻装置，其特征在于所述活动罩(8)的上表面固定有导向杆(25)，该导向杆的上端穿过所述上支承板(7)上的导向孔后与导向套(26)相固连。
8.根据权利要求7所述的转筒式速冻装置，其特征在于所述上平板上表面直立地设置有带凸缘的拉杆座(23)，拉杆(24)一端与该拉杆座相固定，另一端松动地穿过所述的活动罩(8)后与定位件相固连。
9.根据权利要求1或2或3所述的转筒式速冻装置，其特征在于所述的驱动器包括位于旋转筒之外的电机(12)、与电机输出轴相联的减速器(13)和位于减速器输出轴上的小齿轮(14)，其中所述的小齿轮与内齿轮(20)相啮合，所述的内齿轮又通过轴承(18)支承在支架(17)上，上述旋转筒(1)则固定在该内齿轮(20)上。
全文摘要
一种转筒式速冻装置，其包括旋转筒、驱动器和提供液体载冷剂的制冷系统，旋转筒外壁周面上依次分布有多对中空上、下平板，各下平板与旋转筒相固连，各上平板分别与各自升降机构相连而作上下运动，并且各上、下平板上分别均设有进液口和回液口，而在各上平板之上还设置有与其相联动的活动罩；旋转筒内则至少设置有一组带进液通道和回液通道且同一通道的进、出口端相对转动的旋转阀，各上、下平板上的进液口、回液口分别通过各自的进液支管、回液支管与上述旋转阀上对应的进液通道、回液通道一端口相连接，进液通道、回液通道的另一端口则与液体载冷剂的输出管、回流管相连。采用上述结构后，使本发明既节能，又冻结速度快，食品安全，同时又可连续作业，从而提高了作业效率和设备的利用率。
文档编号F25D13/06GK101082462SQ20071006975
公开日2007年12月5日 申请日期2007年6月27日 优先权日2007年6月27日
发明者王阳光, 秦乾安 申请人:浙江海洋学院, 舟山兴业有限公司