用于在冷冻器内产生脉冲式冲击喷流的装置的制作方法

本发明涉及一种用于在食品冷冻器中提供脉冲式冲击喷流的装置和方法。

背景技术

低温食物冷冻隧道的生产能力或生产量由于该隧道的整体传热系数而受到限制。大部分已知的食品冷冻隧道通过增加要冷却或冷冻的产品之上的空气流动速度来增加传热。然而，这些已知的、增加传热的方法受到实际和经济的限制。因此，食品加工业要寻找用于增加冷冻加工的总传热的高效且节省成本的方法。其原因是，总传热的增加允许制造更小的冷冻器系统或增加通过现有的系统的生产率。

一种用于增加冷冻加工的总传热的一个方面的机会是采用脉冲式流动冲击喷流。不幸的是，虽然实验室规模的测试已经证明了脉冲式流动冲击的有效性，但并未开发出用于全尺寸冲击冷冻隧道中的脉冲喷流的实际方法。

技术实现要素：

因此，提供了一种用于向用于食品的冷冻器的冲击罩内的子腔室提供脉冲式冲击喷流的装置，上述装置包括：鼓风机，上述鼓风机在上述冷冻器的内部具有入口和出口；管道，上述管道具有与上述出口流体连通的第一端部和在上述子腔室内的第二端部开口；以及流量阀，上述流量阀配置在上述管道内并且邻近第二端部开口，上述流量阀能够在重复打开和关闭的位置运动以将冲击喷流的重复的、不连续的脉冲从上述管道的上述第二端部开口提供至上述子腔室。

因此，上述提供的装置还包括护罩，上述护罩安装在上述冷冻器的内部以保护上述鼓风机。

上述装置可以包括定位在上述冲击罩的外部的鼓风机入口和鼓风机出口。

上述装置还可以包括至少一个喷嘴开口，上述喷嘴开口在上述冷冻器的内部以用于将冷却剂物质提供至上述内部。

上述装置还可以包括至少一个喷嘴开口，上述喷嘴开口位于上述子腔室。

以下将描述本发明的附加特征并且将在权利要求书中进行阐述。

附图说明

为了更完全理解本发明，可参考结合附图来考虑示例性实施例的下述描述，附图中：

图1示出了安装有根据本实施例的脉冲式冲击喷流装置的食品冷冻器的截面的侧视图；以及

图2示出了图1的脉冲式冲击喷流装置。

具体实施方式

在详细描述本发明的实施例之前，应当理解的是，本发明并不局限于将其应用至附图所示的结构细节和部件布置，因为本发明能够有其它的实施例且能够以各种方式实践或实施。同样应当理解的是，这里所用的词语或术语是为了说明而非限制。

在下述描述中，诸如水平、竖直、垂直、上方、下方、之下之类的术语仅用于阐明本发明的目的而不应该作为限制性的词语。附图用于说明本发明的目的而并不意在按比例绘制。

为了生成用于食品冷冻器中的有效的冲击脉冲，例如，脉冲必须尽可能靠近传热表面产生(冷冻器的冲击板)。同样更为可行的是在封闭容积中产生脉冲。随着腔体的容积在传热表面周围增加，会产生一种能够实现脉冲程度最小化的抑制效果。因此，需要封闭的、受限制的容积来产生有效的脉冲。

所述的实施例提供一种用于产生脉冲式冲击喷流的分离式冲击罩。较小容积的罩是更适于产生脉冲的环境。罩内用于产生冲击喷流的压力为2-3英寸的水柱。离心式鼓风机用于产生在罩内建立压力所需的气流，以生成冲击气流喷流。

在本实施例中，添加二级高压鼓风机与冲击罩协同作用。二级压力鼓风机能够在高静压力(18-20英寸的水柱)下产生高流量。来自冷冻器隧道的气体供给至二级压力鼓风机，并且内部管道连接压力鼓风机的排出部以将气体供给至冲击罩。阻尼式阀被并入到自压力鼓风机通出的管道内。阻尼器具有不与管道的内表面接触的截面形状和面积，而是紧邻上述管道的内表面穿过，并且能够限制来自二级压力鼓风机的大部分流量。

参照图1和图2，在10处总体上示出了脉冲式冲击喷流装置的实施例，该脉冲式冲击喷流装置被安装以在诸如隧道式冷冻器之类的冷冻器12内运转。冷冻器12包括侧壁14，这些侧壁14用于形成具有顶部16和底部18的壳体15，该侧壁14还限定了传送带22要经过的内部空间20。传送带22输送诸如食品之类的产品24经过内部空间以进行冷却和/或冷冻。内部空间20包含加工区域26。

冲击罩28安装在内部空间20内，该冲击罩具有上部开口30和下部开口32。冲击罩28限定子腔室34，在该子腔室34中配置有主鼓风机36以用于运转。主鼓风机36藉由马达38进行运转，该马达38通过轴40安装至壳体15的外部，该轴40延伸通过内部空间20并延伸至上述马达。

冲击板42固定在冲击罩28的下部开口32并且位于传送带22的上方，该传送带22在下方穿过。冲击板42设置有多个冲击孔44，上述冲击孔44与下方的传送带22对准。

冷却物质(例如，冷却剂)和诸如氮气、二氧化碳之类的任意一种能够处于液态或气态的物质、或者冷空气或其它冷气体通过已知的装置和方法被导入至内部空间20的加工区域26。例如，冷却剂可以从位于远处的大容量储槽(未示出)通过连接至管子(未示出)的喷嘴27注入至内部空间20内。喷嘴27能够如所示那样定位在内部空间20的各种位置，或者安装至延伸到内部空间内的喷杆(未示出)。无论使用何种冷却剂输送系统，这样的系统应当能够可靠且均匀地在整个内部腔室20的范围内喷洒冷却剂。

主鼓风机36如表示循环流的箭头46所示那样使加工气氛26循环。冷却加工气氛26的循环流46从内部空间20穿过上部开口30被吸入至子腔室34内以通过冲击孔44分布到在传送带22上输送的、经过该内部空间的产品24上。因而发生产品24的传热以及相关的冷却或冷冻。

如图2中更详细地所示那样，装置10包括压力鼓风机50，该压力鼓风机50配置在内部空间20内并且邻近壳体的顶部16。用于驱动压力鼓风机50的另一马达52安装至壳体15的外部并且通过轴54连接，该轴54延伸通过顶部16并且延伸至内部空间20内以驱动鼓风机50。

如图2所示，护罩56安装至内部空间20的顶部16以保护压力鼓风机50，压力鼓风机50配置在上述护罩的边界内。的护罩56的下部或盖部(总体以58表示)机械地铰接在60，使得上述盖部能够展开至打开的位置以提供清洁鼓风机50和上述护罩的内部表面区域的通道，然后将该盖部关闭。护罩56设置有进入开口62，流体流64通过压力鼓风机50经过该进入开口62从内部空间20的加工区域26被吸入至上述护罩内，并且经过护罩出口66被排放至与上述出口流体连通的分配管68或管道内。分配管68延伸至与冲击罩28的子腔室34流体连通的排放开口70。

邻近排放出口70配置并安装有流量阀72，该流量阀72由连接至该阀并且安装至分配管68的外部的致动器74控制。流量阀72例如包括连接至致动器74的可转动的轴76。至少在一个叶片、或另一实施例中多个叶片78附接至轴76，每个叶片具有足够的直径以跨越分配管68的内径但不与上述分配管的内表面接触或不受到该分配管的内表面的抑制，使得叶片自由地与该叶片所附接的轴76一起转动。致动器74通过线材80连接至能够配置在远处的控制器(未示出)。

分配管68包括通过盖84进入的清洁端口82，上述盖84能够通过已知的连接件机械地铰接至分配管或可释放地接合至上述分配管。清洁端口82允许进入分配管68的内部以清洁该分配管68的内部，并且去除阻塞在上述分配管内的任何冻结的冷凝物或其它物质。

在运转时参照图1至图2，主鼓风机36持续使冷却剂气体流46在内部空间20和子腔室34内循环。气体流动在空间20内处于大气压，并且被吸入至上部开口30和主鼓风机36，其中，上述气体流动在子腔室34内被加压至2-3英寸的水柱。设置有5-10％的开口区域的冲击板42提供足够的背压以在子腔室34内产生高压。其结果是，在稳态运转条件下生成高速(例如，20m/s)的冷却剂气体喷流或冲击喷流并通过冲击孔44排出，其中，通过冲击孔的喷流流动连续且均匀。

当需要脉冲式冲击喷流86时，当阀72关闭时，压力鼓风机52启动，并且较低压力的气体从内部空间20吸入至鼓风机50内，并且上述气体在管道68内被加压至20英寸的水柱。当打开阀72时，管道68内的压力被释放至内部空间34内，由此将内部空间34内的压力增加为总计4-6英寸的水柱。在压力的上述变化期间，冲击喷流速度从20m/s增加至40m/s。其结果是，在产品24的表面附近产生增加的湍流。阀72仅打开0.5-1秒的较短持续时间后再次关闭，由此减少子腔室34内的压力，并且将冲击喷流速度降低至20m/s。管道68内的压力再次增加至20英寸的水柱。以上述这种方式持续地重复上述过程，其中，在上述这种方式中，阀72以每分钟30-60次的速率打开和关闭叶片78。从而在产品24处产生带有增加的湍流和总对流传热系数的连续的脉冲式冲击喷流。

在运转期间，当系统运行时，“阻尼器”阀持续地转动以从将来自压力鼓风机的几乎全部的流量提供至冲击罩内直到不将任何来自压力鼓风机的流量从提供至冲击罩内。“阻尼器”的转动速度导致压力脉冲从压力鼓风机进入冲击罩。根据从压力鼓风机供给的气体的容积以及脉冲的频率，冲击罩内的压力能够以上述这种方式变为二倍或三倍并且能够波动。冲击喷流速度也将波动，由此在食品的表面上产生增加的湍流和更高的传热系数。

冲击喷流能够包括氮气、二氧化碳、冷空气或适用于食品的任何其它的冷气体。

应当理解，这里所述的实施例仅是示例性的，且本领域的技术人员可进行变化和修改而不偏离本发明的精神和范围。所有这些变型和修改旨在包括在如上所述并且由所附的权利要求书限定的发明的范围内。应当理解，上述各实施例不仅可替代还可组合。