用于冲击器的机械除冰除雪的制作方法

本实施例涉及用于将雪和冰至少部分地从冲击设备的冲击板去除的设备。

背景技术：

商用冷却设备，例如商用冷冻机，通常依赖于通过使用风扇或鼓风机传递来自于待冷却或冷冻的物品(例如食品)的热量。在许多情况下，风扇或鼓风机位于传送带附近，物品正携带在该传送带上。进入冷冻机的物品周围有一层空气边界层，其使物品与周围气氛隔绝。传统的冷冻机采用鼓风机，这些鼓风机在许多方向上产生冷却蒸汽气流。然而，很大一部分冷却蒸汽没有接触物品，并且在许多情况下没有在横向于物品运动的方向上(例如在竖直方向上)接触物品。在这些条件下，与物品切实接触的冷却蒸汽通常不具有足够的能量以显著地减小物品表面处或表面周围的边界层的厚度。因此，已有产生冷却蒸汽的定向射流以扰乱边界层以及增加热传递的需求。

以前产生冷却蒸汽的定向射流到物品上的尝试包括了使用多个竖直管以提供朝向物品的单向气流，以及沿物品路径使用多个喷嘴，用于输送单向冷却空气的离散射流。然而，使用管或喷嘴以引导冷却或冷冻装置中的空气成果有限，这是由于在管或喷嘴中冷凝物会以雪和/或冰形式积聚。这种积聚很快地降低了冷却或冷冻装置的效率。

另一个以前的尝试包括在移动的基板上加热或冷却物品，其中横穿移动基板宽度的至少大部分的连续通道将多向流转换成单向流。然而，该尝试具有这样的增加的流动速率的影响以至物品被夹带在流中，因此，物品通过装置的受控处理变得困难。

增加冲击物品的冷却蒸汽流(例如冷冻剂)的速度将以线性方式增加平均热传递系数。然而，在某一定点，除非小心地控制冷却蒸汽的冲击流，否则速度也可能足以损坏物品，或者将物品从输送机上带走并进入冷冻机的别处的不希望的位置。

总体热传递速率取决于局部热传递系数。也就是说，从物品传递到冷却剂的热量取决于冷却剂和物品之间的局部热传递速率。通过控制从冲击流的源头到物品的距离、冲击流的速度、冲击流中的湍流，以及冲击流的冷却剂流的效率，可以改变局部热传递速率。

通过使用包括冲击板的冲击罩可充分地控制热传递和冷却剂流，冲击板具有引导冷却剂流动的孔。然而，雪和冰可能积聚在冲击板上，从而降低冲击罩提供的热传递的效率。

所需要的是一种手段，通过该手段可以至少部分地将雪和冰从冲击板上去除，而无需向冷却器/冷冻器设备供应高压气体。

技术实现要素：

提供了与输送机相关联的冲击设备，该冲击设备包括：(a)支承冲击器的壳体；以及(b)由壳体封闭的冷却剂输送设备，冷却剂输送设备包括用于将冷却剂引导到冲击器的气体循环装置；冲击器包括：(i)包括开口的冲击板，这些开口用于将冲击射流引导向输送机；(ii)至少一个非圆形凸轮，该至少一个非圆形凸轮与至少一个输送机机械连通，并且当输送机运动时该至少一个非圆形凸轮可旋转；以及(iii)与至少一个凸轮和冲击板机械连通的至少一个连接件，在至少一个凸轮的旋转期间该连接件可移位，从而升高和降低冲击板。

还提供了用于冷却或冷冻物品的设备，包括：外壳，该外壳包括在该外壳内限定腔室的顶板、底板以及侧壁；至少一个输送机，该至少一个输送机延伸到位于顶板和底板之间的腔室内；以及至少一个冲击设备设置在腔室内并位于输送机上方，冲击设备包括：(a)支承冲击器的壳体；以及(b)被封闭在壳体中的冷却剂输送设备，冷却剂输送设备包括用于将冷却剂引导到冲击器的气体循环装置；冲击器包括：(i)包括开口的冲击板，这些开口用于将冲击射流引导向输送机；(ii)至少一个非圆形凸轮，该至少一个非圆形凸轮与至少一个输送机机械连通，并且当输送机运动时该至少一个非圆形凸轮可旋转；以及(iii)与至少一个凸轮和冲击板机械连通的至少一个连接件，该至少一个连接件在至少一个凸轮的旋转期间可移位，以升高和降低冲击板。

附图说明

包括附图以提供对本文提供的设备和方法的进一步理解，并且附图包含在本说明书中并构成其一部分。附图示出了本文提供的装置和过程的实施例，并且与说明书一起用于解释本文描述的原理，但不旨在限制说明书或任何权利要求。

图1是如本文所述的设备的实施例的剖视图。

图2是用于如本文所述的设备的凸轮的第一实施例的正视图。

图3是用于如本文所述的设备的凸轮的第二实施例的正视图。

图4是用于如本文所述的设备的凸轮的第三实施例的正视图。

图5是用于如本文所述的设备的凸轮的第四实施例的正视图。

具体实施方式

本实施例涉及用于冷却和/或冷冻诸如食品的物品的设备，其中物品在诸如输送带或其它移动基板的输送机上被输送到外壳腔室内，在外壳腔室内物品由于其与诸如冷冻剂的气态、液态或固态冷却剂接触而被冷却或者冻结。在某些实施方案中，冷却剂或冷冻剂可包含氮或二氧化碳。这里使用的术语“冷冻剂”类似于术语“冷却剂”，并不意在必然限于具有纯粹低温效果的材料，尽管该含义旨在包括在“冷冻剂”的使用中。这里使用的术语“冷却剂”是指对物品提供冷却效果或降低物品温度的任何材料。

物品的热传递冷却或冷冻通常是由于物品上的冷冻剂蒸气流的冲击造成的。附加的热传递也可通过将液体或固体致冷剂喷射或混合到低温蒸汽的冲击射流中实现。

在使用诸如冲击板的冲击器以产生冷冻剂流的时候，通过使用冲击设备或“罩”将从诸如食品的物品到冷冻剂的热传递最大化，通过冲击设备或“罩”将固体或液体冷冻剂喷射到在物品处循环的气体(诸如二氧化碳或氮气)中。该装置的设计增加从物品传递到致冷剂的热量。例如固体二氧化碳的雪或液氮的冷冻剂被引入冲击气流中，热传递相对于气体和物品发生于其中，以在冲击期间冷却物品。

冲击罩的使用通过促进和产生能够突破物品的热边界层但不会损坏物品的冲击射流增加了从物品传递到致冷剂的热量。冲击射流的力接触包括所述层的结构完整性的边界层的以便穿透所述层。

提供了包括冲击板的冲击器、至少一个非圆形凸轮以及至少一个连接件，其中至少一个非圆形凸轮与输送机机械连通，并且当输送机运动时该至少一个非圆形凸轮可旋转，至少一个连接件与至少一个凸轮和冲击板机械连通，在至少一个凸轮的旋转期间该至少一个连接件可移动，从而升高和降低冲击板。“机械连通”意味着两个部件彼此直接接触或间接接触(例如，连续接触或间歇接触)，通过“机械连通”使得动力可从一个部件传递到另一个部件。例如，连接件可与冲击板固定地接合并且可间歇地与至少一个凸轮接触，使得在至少一个凸轮旋转时，连接件诸如通过重力升高和降低冲击板。或者，连接件可与至少一个凸轮固定地接合，并且在至少一个凸轮旋转时，连接件可间歇地与冲击板接触。此外，在某些实施例中，连接件可与至少一个凸轮和冲击板两者固定地接合。

提升和降低冲击板的作用产生锤击效应，其使冲击板振动以打碎积聚的雪和冰，然后经由重力和/或冲击板的相对侧之间的压差，雪和冰从冲击板自由地落下，至少部分地从冲击板上去除雪和冰。在某些实施例中，冲击板可经由至少一个凸轮和连接件的作用升高约2英寸(2英寸或5厘米)。

在某些实施例中，提供了与输送机相关联的冲击设备，冲击设备包括：(a)支承冲击器的壳体；以及(b)被封闭在壳体中的冷却剂输送设备，该冷却剂输送设备包括用于将冷却剂引导到冲击器的气体循环装置；冲击器包括：(i)包括开口的冲击板，这些开口用于将冲击射流引导向输送机；(ii)至少一个非圆形凸轮，该至少一个非圆形凸轮与至少一个输送机机械连通，并且当输送机运动时该至少一个非圆形凸轮可旋转；以及(iii)与至少一个凸轮和冲击板机械连通的至少一个连接件，在至少一个凸轮的旋转期间该连接件可移位，从而升高和降低冲击板。

冲击设备的部分或全部可作为改型设计提供，其可以适于为冲击板提供机械振动的手段。例如，在某些实施例中，包括如本文提供的机械振动的冲击系统的一揽子改造可用于改变使用冲击器的冷冻隧道，冲击器具有常规的振动器。这些实施例消除了向这种冷冻隧道供应高压气体的需求。

在某些实施例中，至少一个非圆形凸轮可能有各种非圆形设计，并且设备内的每个独立凸轮可能有相同或不同的设计。这种非圆形设计允许连接件升高和降低冲击板。非圆形的设计将导致连接件在凸轮的单次的旋转期间一次或多次地升高和降低冲击板。在某些实施例中，至少一个非圆形凸轮可包括多个凸角。

至少一个凸轮可经由任何部件机械连通，一个或多个部件允许将输送机的线性运动转换成至少一个凸轮的旋转运动。例如，链轮可与输送机接触，使得链轮在输送机在链轮上通过时旋转。轴穿过链轮和衬套外壳，并与凸轮连接，其与链轮一起旋转。可将齿轮添加到该组件中以与组件协同作用以允许凸轮比链轮更快或更慢地旋转。

在某些实施例中，连接件可直接或间接地连接到凸轮和冲击板中的任一个或两个，使得冲击设备与输送机协同作用。在某些实施例中，连接件与凸轮和冲击板中的任一个或两个固定地接合。在某些实施例中，连接件包括与冲击板接合的竖直板，并且竖直板搁置在凸轮上，使得竖直板经由凸轮的旋转而升高和降低。

在某些实施例中，壳体可包括顶部、相对的边缘以及支承冲击器的相对的侧壁。

在某些实施例中，冲击板可包括：在冲击板上的多个孔，冲击射流通过这些孔引导；或者敞开的细长通道，这些通道构造且布置在形成冲击板的多个轨道之间，冲击射流通过这些通道引导。

在某些实施方案中，气体循环装置可从包括叶轮、鼓风机，以及轴流式风扇的组中选择。

在某些实施例中，冲击设备可安装在食物冷冻机中。

在某些实施例中，提供了用于冷却或冷冻物品的设备，包括：外壳，该外壳包括在该外壳内限定腔室的顶板、底板以及侧壁；至少一个输送机，该至少一个输送机延伸到位于顶板和底板之间的腔室内；以及如本文所述的至少一个冲击设备设置在腔室内并位于输送机上方。

在某些实施例中，该设备还可包括与冷却剂输送设备连通的冷却剂供应部。在该实施例中，“连通”的意思是冷却剂可(经由冷却剂供应部和冷却剂输送装置之间的直接或间接的连接件)从冷却剂供应部输送到冷却剂输送设备。这种连接件可包括导管或其他已知的手段，通过这些手段可连接两个部件以将冷却剂从一个部件输送到另一个部件。

在某些实施例中，该设备还可包括在外壳腔室内的多个模块，多个模块中的每一个包括与输送机相关联的至少一个冲击设备。

也提供了使用本文所述的冲击设备将雪和冰至少部分地从冲击板去除的过程和/或方法。还提供了使用本文所述的设备的冷却或冷冻物品的过程和/或方法。

特别地并且参考图1，示出包括外壳12的示例性设备10，外壳12包括底板14、顶板16和侧壁18(由于视图的透视，仅示出了两个侧壁；侧壁也可存在于图1中所示的视图的前面和/或后面)。外壳12在其内限定腔室20。至少一个输送机22延伸到顶板16和底板14之间的腔室20中。至少一个冲击设备24设置在腔室20内的输送机22上方。冲击设备24包括壳体26或子外壳，其在壳体26的下边缘27或唇缘上支承冲击器28。冷却剂输送设备30由壳体26封闭，并包括气体循环装置32。冲击器28包括具有多个开口35的冲击板34，多个开口35用于将冲击射流36引导到在输送机22上输送的物品38上。输送机22将产品38从腔室20的入口输送到腔室20的出口。在某些实施例中，开口35可包括冲击板中的孔和/或构造和布置在形成冲击板的多个轨道之间的敞开的的细长通道。

至少一个非圆形凸轮40(在此也称为“凸轮40”)经由轴42、衬套外壳44和链轮46与至少一个输送机22机械连通，使得当输送机22运动时凸轮40旋转。(在图1所示的视图中，输送机22的运动方向相对于视图从前到后。)

至少一个连接件48与凸轮40以及冲击板34机械连通，使得在凸轮40旋转时，连接件48升高和降低冲击板34。下降冲击板34使冲击板34与下边缘27接触，由此产生冲击力以脱开冲击板34上的任何积聚的雪和冰。设备10还可包括与壳体26中的至少一个小孔51连通的冷却剂供应部50，其中可选地，小孔包括(例如管道的)导管53，其穿过壳体26中的小孔。(在替代/附加的实施例(未示出)中，冷却剂供应部可在冲击板34和输送机22之间、在物品38的正上方提供冷却剂。)壳体26可包括顶部52、相对的边缘54、56以及具有支承冲击器28的下边缘27的相对的侧壁58、60。

图2至图5示出图1中所示的凸轮40(a-d)的说明性设计。如图2至图5所示，至少一个凸轮40中的每一个可独立地包括一个凸角40a、两个凸角40b、三个凸角40c或六个凸角40d。在某些实施例中，凸轮40a-40d中的每一个可独立地包括期望的任何数量的凸角，以实现特定应用所需的任何频率和/或幅度。图2至图5中所示的凸轮仅是特定的凸轮设计的示例性实施例，其可以与本文所述的装置一起使用。虽然可期望特定应用中使用的所有至少一个凸轮具有相同的设计，但是根据期望的结果，也可期望在其他应用中的至少一个凸轮中的每一个具有不同的设计。

在第一实施例中，提供了与输送机相关联的主体冲击设备，该冲击设备包括：(a)支承冲击器的壳体；以及(b)被封闭在壳体中的冷却剂输送设备，冷却剂输送设备包括用于将冷却剂引导到冲击器的气体循环装置；冲击器包括：(i)包括开口的冲击板，这些开口用于将冲击射流引导向输送机；(ii)至少一个非圆形凸轮，该至少一个非圆形凸轮与至少一个输送机机械连通，并且当输送机运动时可旋转；以及(iii)与至少一个凸轮和冲击板机械连通的至少一个连接器，该连接器在至少一个凸轮的旋转期间可移位，以便升高和降低冲击板。

第一实施例的冲击设备可包括壳体，该壳体包括顶部、相对的边缘以及支承冲击器的相对的侧壁。

第一或后续实施例中任一个的冲击设备还可包括冲击板，该冲击板包括：在冲击板上的多个孔，冲击射流通过这些孔引导；或者构造且布置在形成冲击板的多个导轨之间的敞开的细长通道，冲击射流通过这些通道引导。

第一或后续实施例中任一个的冲击设备还可包括气体循环装置，该气体循环装置可从包括叶轮、鼓风机以及轴流式风扇的组中选择。

第一或后续实施例中任一个的冲击设备还可包括，该冲击设备安装在食物冷冻机中。

第一或后续实施例中任一个的冲击设备还可包括，该至少一个非圆形凸轮可包括多个凸角。

在第二实施例中提供了一种用于冷却或冷冻物品的主体设备，包括：外壳，该外壳包括在该外壳内限定腔室的顶板、底板以及侧壁；至少一个输送机，该至少一个输送机延伸到位于顶板和底板之间的腔室内；以及至少一个冲击设备设置在腔室内并位于输送机上方；冲击设备包括：(a)支承冲击器的壳体；以及(b)被封闭在壳体中的冷却剂输送设备，冷却剂输送设备包括用于将冷却剂引导到冲击器的气体循环装置；冲击器包括：(i)包括开口的冲击板，这些开口用于将冲击射流引导向输送机；(ii)至少一个非圆形凸轮，该至少一个非圆形凸轮与至少一个输送机机械连通，并且当输送机运动时该至少一个非圆形凸轮可旋转；(iii)与至少一个凸轮和冲击板机械连通的至少一个连接件，在至少一个凸轮的旋转期间该连接件可移位，从而升高和降低冲击板。

第二实施例的设备还可包括与冷却剂输送设备连通的冷却剂供应部。

第二或后续实施例中任一个的设备还可包括壳体，该壳体包括顶部、相对的边缘以及支承冲击器的相对的侧壁。

第二或后续实施例中任一个的设备还可包括冲击板，该冲击板包括：在冲击板上的多个孔，冲击射流通过这些孔引导；或者构造且布置在形成冲击板的多个导轨之间的敞开的细长通道，冲击射流通过这些通道引导。

第二或后续实施例中任一个的设备还可包括气体循环装置，该气体循环装置可从包括叶轮、鼓风机，以及轴流式风扇的组中选择。

第二或后续实施例中任一个的设备还可包括：该冲击设备安装在食物冷冻机中。

第二或后续实施例中任一个的设备还可包括在外壳腔室内的多个模块，这些多个模块中的每一个包括与输送机相关联的至少一个冲击设备。

第二或后续实施例中任一个的设备还可包括至少一个非圆形凸轮，该至少一个非圆形凸轮可包括多个凸角。

应当理解，这里所述的实施例仅是示例性的，且本领域技术人员可进行变型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都会包括在这里所述并要求保护的本发明范围内。此外，由于本发明的各种实施例可被组合从而提供期望的结果，因而所公开的所有实施例并非必要的替代方案。