CN101932267B - 液体榨取机 - Google Patents

Abstract

一种具有可以围绕选抓周旋转的基底的离心碗。形状为带孔的***侧网筛壁的过滤网筛从开口端延伸到所述基底，并且在所述带孔的***侧网筛壁的内表面上、在主要径向方向上布置多个叶片。所述叶片的形状为三角形，并且或多或少地填充了馈送管(2)与所述带孔的***侧网筛壁(151)之间的空间。

Description

液体榨取机

技术领域

本发明主题涉及一种用于从固体中榨取液体的设备，例如榨汁机的离心碗装置。

背景技术

WO2005110173公开了一种用于液体榨取机的双动式网筛，其包括放置在基底圆锥上的、具有陡峭角度的圆锥。这种榨汁机的汁液输出量有限。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种可以增加液体输出量的离心碗装置。本发明进一步的目的在于提供一种改进液体输出量的方法。

本发明的目的通过提供包括可以围绕着旋转轴进行旋转的基底的离心碗来实现。形状为带孔的***侧网筛壁的过滤网筛从开口端相基底延伸，并且在所述带孔的***侧网筛壁的内表面上的主要径向方向上布置多个叶片，其中所述叶片的形状为三角形，并且或多或少地填充了馈送管与所述带孔的***侧网筛壁之间的空间。所述叶片的三角形形状改进了抓取效率。所公开的离心碗通过积极地应用旋转速度而增加了分离效率，从而增加了液体输出量。

在本发明的有一个实施方式中，叶片的数目为六。在叶片的数目、叶片的尺寸、垂直散布性能以及抓取效率之间存在联系。本发明人发现：六叶片能够产生良好的抓取效率。并且由此增加汁液输出量。

在本发明又一个实施方式中，叶片的布置使得在带孔的***侧网筛壁与叶片之间没有渗漏。这就确保了固体被保留在离心碗之内。这使得由于渗漏造成的损失得以最小化，并且增加了液体的输出量。

本发明的又一个实施方式中，基底为圆顶形状，具有布置在圆顶状结构的内侧上的切割齿。所述圆顶状的结构产生果肉和汁液混合物在垂直方向上更为分散的模式，并且因此增加汁液输出量。

根据本发明的又一个目的，公开了一种改进榨汁机的汁液输出量的方法。所述榨汁机包括具有可以围绕旋转轴旋转的基底的离心碗。形式为带孔的***侧网筛壁的过滤网筛从开口端延伸到基底。通过在带孔的***侧网筛壁的内表面上的主要径向方向上提供多个叶片，改进液体输出量的方法包括防止流体和固体在切线方向上滑移的步骤。

这些叶片增加了科氏(coriolis)效应，其中在参考旋转框架上移动的微粒受到垂直于移动方向和旋转轴作用的科氏力。所述叶片增加了离心力从而提高了汁液输出量。

附图说明

下面参考附图通过示例对上述的方面、特征和优势进行描述，在所述附图中，相同的参考标号指的是相同或是相似的部分，并且其中：

图1示出了示例性的榨汁机的部分剖视图；

图2示出了用于图1所示的榨汁机的示例性的离心碗装置；

图3和图4示意性地示出了微粒在旋转离心碗内所采取路径的一般几何形状；

图5示意性地示出了时间-位置图表；

图6示意性地示出了抓取效率；

图7示意性地示出了阿尔法角相对于半径的变化；

图8和图9示意性地示出了临界速度(高于该速度后微粒会逸出)；

图10示意性地示出了所抓取微粒的部分和逸出微粒的部分；

图11a和图11b示出了根据本发明主题的示例性离心碗装置。

具体实施方式

现在参考图1，榨汁机装置1通常出现的形式为电动机驱动的家用器具，其能够从水果(橙子、柠檬、葡萄柚)，特别是柑橘类水果中榨取汁液，并且将汁液传送到邻近该器具的主体放置的器皿(例如汁液罐)中。

壳体101容纳具有驱动离心碗105的驱动传动轴103的电动机102。

离心碗105具有截头圆锥形状(参考图2)并且包括：

i)可安装在驱动传动轴103上以围绕旋转轴进行旋转的基底3。在基底的内侧上安置有切割齿，从而形成切磨盘。所述基底的直径小于或等于开口端的直径。

ii)过滤网筛105包括网筛151和网筛支撑152。所述过滤网筛105的形式为带孔的***侧网筛壁，从开口端向基底延伸。基底3和过滤网筛105由支托104支撑。所述支托104在驱动传动轴103上放置在所述榨汁机中，从而使得包括基底3和过滤网筛105的离心碗可以旋转。

在操作中，基底3(即，切磨盘)对蔬菜和/或水果进行切磨，并且果肉和汁液被甩向过滤网筛105。汁液滴漏通过过滤网筛105并且由汁液收集器107收集，从所述汁液收集器107通过管口108排进例如放置在汁液管口之下的玻璃/器皿例如汁液罐中。所述果肉从过滤网筛105较高的边缘弹出，并且被收集到果肉容器106中。

具有电动机102、驱动传动轴103、离心碗、过滤网筛105、汁液收集器107以及果肉容器106的壳体101被盖子109覆盖。所述盖子109具有入口件2用于将水果、蔬菜等馈送进入榨汁机，也就是将它们放置到基底(即切磨盘)上。在图1所示的例子中，入口件2的形式为馈送管，其内开口203恰好布置在基底(即切磨盘)上方从而形成与基底之间的空隙。入口件2的尺寸大小为其具有稍稍小于离心碗的基底(即切磨盘)的内径。

榨汁机具有特定的汁液输出量(即，每单位重量汁液)。汁液输出量在此指的是获取可以从特定水果中榨取的所有汁液中的部分汁液的能力。

汁液榨取包括两个步骤。在第一步骤中，将水果进行切磨，并且在第二步骤中，将汁液从通常为汁液和果肉的混合物的经切磨后的物质中榨取出来。

所公开的离心碗的工作原理基于下述：

1.科氏效应

2.抓取效应

3.泵气效应

当水果或蔬菜经由入口件2被引入榨汁机中(例如，借助于推送器，其将被引入入口件，以便推送水果或蔬菜并且将由突起202引导)时，水果或蔬菜被所述推送器以及入口件2的侧壁201保持住，从而被切磨成小片和小块(即，由切磨盘形成果肉和汁液的混合物)。所述小片和小块接着由于离心力而经过所述间隙。

在操作中，果肉和汁液的混合物自由地从所述馈送管和快速旋转的基底之间的缝隙飞散出，形成包含着汁液-果肉混合物的在垂直方向上分散模式的微粒(即小片和小块)。所述垂直方向上分散模式的微粒受到由旋转的离心碗所产生的离心力。所述离心力越高越好。

垂直分散模式的飞散微粒受到这些离心力。由于这些离心力，飞散微粒被抓取在带孔的***侧网筛壁上。从抓取在带孔的***侧网筛壁上的飞散微粒中分离出汁液(即从果肉-汁液混合物中分理出汁液)。注意到，部分飞散微粒被抓取在带孔的***侧网筛壁上，而部分的飞散微粒没有被抓取在带孔的***侧网筛壁上从而逸出。由于被抓取在开孔的***侧网筛壁上的飞散微粒量的降低，能从果肉-汁液混合物中分离出的汁液量会下降，从而降低榨汁机的总汁液输出量。通常，分离效率必须较高。这里的“分离效率”指的是将汁液从果肉-汁液混合物中分离出来的效率。当分离效率高时，进入到带孔的***侧网筛壁的汁液量就会增加。这转而又增加了汁液的输出量。

在操作中，离心碗旋转。被撕碎的飞散微粒沿着带孔的***侧网筛壁传送。网格(在过滤网上的小孔)将汁液和水果纤维分离。汁液通过网筛孔流进汁液收集器107。汁液通过管口直接流进汁液壶。进一步，固体纤维旋转出来直接进入果肉容器106。

榨汁机在榨汁过程已经完成之时继续滴液。在开孔的***侧网筛壁上会剩余一些没有很好分离的果肉-汁液混合物。这种果肉-汁液混合物还可以出一定量的汁液。通常，重力可以提出所有的剩余汁液。备选地，可以泵入空气从而将汁液完全地从过滤网筛和汁液收集器中吹出从而进入汁液壶。

发明人发现：带孔的***侧网筛壁的旋转速度不太可能真正影响飞散的微粒。因此，某些百分比的微粒可能滑出，并且可能没有被带孔的***侧网筛壁抓取。

所公开的离心碗利用了上述效应，即：

科氏效应，其中作用于飞散微粒的离心力的量增加；

抓取效应，其中被抓取在***侧网筛壁上的飞散微粒的量增加；

泵气效应，其中足够的空气被泵入从而确保剩余的汁液离开过滤网筛以及汁液收集器并且被完全吹入汁液壶中。

通过在带孔的***侧网筛壁的内表面上添加叶片而增加离心力。术语“叶片”在这里指的是抵靠空气或者液体进行旋转和推动的平坦表面。叶片提高了科氏效应。科氏力增加作用于飞散微粒的离心力。

此外，所公开的离心碗将旋转速度积极地施加在果肉-汁液混合物上。这防止或是降低了果肉-汁液混合物在旋转方向上的滑出。这可以增加汁液输出量。

此外，径向叶片提供了足够的力将汁液从带孔的***侧网筛壁吹向出口，从而防止滴漏。径向叶片还提供附加的力将汁液(液体)从果肉-汁液混合物中按压出来，这可以增加分离效率。

此外，叶片的抓取效应是一种将果肉汁液混合物相反地喷洒在垂直方向上的有效方法。所述叶片可以相当大地增加抓取效率，从而进一步增加汁液输出量。“抓取效率”在这里指的是被抓取在带孔的***侧网筛壁上的飞散微粒百分比。对于叶片效应的分析如下所述。

几何学上，每一个微粒路径(即在旋转离心碗中)可以通过起始半径r以及切线地前进来充分地描述。当在速度中有很大的(明显的)分量时，所述半径r相较于馈送管的半径而言非常地小。这在图3中有所示出，其中r为轨迹，R₁是起始叶片而R₂是结束叶片，v是叶片入口处的角度，其受到r的影响。

果肉和汁液混合物所行进的路径在缝隙之间，并且落在过滤网筛上，并且其对于分离效率的影响是很重要的，并且可以通过几个参数来表征，即：

V：速度；

R：半径；

α：水平面和轨迹之间的角度。

沿着微粒的轨迹，定义坐标x，如图4所示。从图4中，可以看出：

x(t)＝r*tan(φ(t))

φ(t)＝ωt

$x=\sqrt{R^2-r^2}$

图5中示出了在x坐标上的出现的时间位置图标。水平轴代表时间，并且垂直轴代表在x坐标上叶片与该坐标相交的的地点。

在一个实施方式中，所提出的设计具有6个叶片，意味着每经过60度就会有一个新的叶片经过(参考图11a和图11b)。在叶片数目、叶片尺寸、垂直分散性能和希望的抓取效率之间存在联系。对于图1所示的示例性的榨汁机而言，六个叶片工作良好。在某些实施方式中，可以使用27个(尺寸较小的)叶片，其同样工作良好并且增加抓取效率。水平线(参考图5)代表了沿着最大半径与叶片重合的轨迹的距离。注意到，选择叶片的尺寸和叶片的形状使得其产生良好的抓取效率。此外，径向肋状结构用作径向流泵。其泵送空气。这种空气流具有足够的力将汁液从汁液收集器中吹送到出口。

微粒也将沿着轨迹坐标飞散，并且其在时间-空间图标上的路径为直线。其将具有指示着速度的斜率。进一步，微粒在随机的时刻从馈送管中流散出，因此具有特定速度的微粒可以在任何位置穿越水平线，但是仍然具有特定的斜率，这取决于其速度。

因此，速度大于64mm/110deg的微粒将可能逸出。所有具有较低速度的微粒将被叶片捕捉。

假设榨汁机以每秒100转的速度旋转，速度变为：

V＝(64*10^-3/(110/(360*0.01))＝21m/sec

将此速度指代为临界速度v_c，则接着

$v_c=\mathrm{nf}\sqrt{R^2-r^2}$

其中：

n：代表等距叶片的数目

f：代表旋转频率

如果微粒的运动快于这个临界速度，那么将有部分微粒被抓取。对于特定的微粒，这取决于时间以及x轴上的速度。这转化成具有特定斜率的直线(＝＝速度)并且在时间轴上开始(＝＝时刻)。当该线穿越叶片，其将被抓取，当其不穿越叶片，则被丢失。这在图6中被适应性地示出，其描绘了在α的各个值处的效率(基于所计算的结果)。

叶片的形状为三角形，并且或多或少地填充了馈送管(2)与带孔的***侧网筛壁之间的空间。所述三角形形状是基于带孔的***侧网筛壁和垂直馈送管的方向来选择的。为了更有效地抓取微粒，叶片必须靠近馈送管，并且被连接到带孔的***侧网筛壁。顶侧(三角形的第三侧)可以选择为直的但是可以具有任何轮廓，由此产生较之于三角形不同的几何形状。三角形的叶片对飞散的微粒(即，果肉和汁液的混合物)施加了过滤筛网的角速度。意想不到的效果是叶片同样拦截其轨迹具有大于零的角度α的微粒。当这种微粒被捕捉时，其将粘附在叶片上并且以α＝0地径向地滑动到过滤网筛，在该处发生分离处理。对于微粒何时被捕捉以及何时被丢失可以做出较少的几何上的考虑。现在参考图7，当角度α增加时半径R2降低，这是由于轨迹穿越了三角形叶片的顶侧。

现在参考图8，对于给定的r和R₂，存在特定的速度v_c，高于所述临界速度时，微粒将逸出。该速度同样取决于叶片的数目。当假设最大速度等于半径r处的切线速度时，则可以计算叶片的数目和R₂组合。

$v_c=\sqrt{R^2-r^2/(1/6)T}$

$=\sqrt{R^2-r^2}\mathrm{nf}$

假设

v_c＝wr

意味着

$\mathrm{wr}=\sqrt{R^2-r^2}\mathrm{nf}$

$2\mathrm{\πr}=\sqrt{R^2-r^2}n$

$2\mathrm{\π}=\sqrt{{(R/r)}^2-1}n$

(2π/n)²＝(R/r)²-1

$R=r\sqrt{1+{(2\mathrm{\π}/n)}^2}$

现在参考图9和图10，当速度大于临界速度时，特定的部分可以逸出。对于给定的v、r以及几何形状，可以估计该部分。假设微粒以特定角度离开的机会相等。

v_c＜v＜v_e：部分抓取

f_c(所抓取的部分)可以从所描绘的几何形状中计算出来。

v_e：当叶片的另一侧被撞击时的速度

v_e＝dx/dt＝d(r tan(wt))/dt

＝w*r/cos² wt

＝ω*r at t＝0

在操作中，径向叶片提供了足够的力来将汁液从离心过滤网筛吹送到出口，从而防止滴漏并且提供附加的力将液体按压出果肉。

现在参考图11a和图11b，在一个实施方式中，叶片径向放置在***侧网筛壁的内表面上，并且不会在过滤网筛和叶片之间渗漏。这就确保了全部的果肉汁液混合物被保留在离心碗内，并且最小化了由于渗漏而导致的果肉汁液混合物的损失。进一步，增加了汁液输出量。

许多其他的叶片结构也是可行的，这取决于所希望的滑动和离心力之间的平衡。在一个实施方式中，基底3(即切磨盘)的构造为圆顶形的，具有布置在圆顶形构造的内侧上的切割齿。所述圆顶形的构造产生果肉和汁液混合物在垂直方向上更为分散的模式，从而可以增加汁液输出量。

所公开的离心碗防止了流体和果肉在切线方向上的滑动。所公开的离心碗装置增加了抓取效率以及转而增加汁液输出量的分离效率。进一步，所公开的离心碗较之于在WO2005110173中公开的双动式网筛而言构造简单，由于只有一个网筛因此无需粘合网筛并且平衡网筛。

综上所述，连续离心榨汁机的汁液输出量可以通过在带孔的***侧网筛壁的内表面上添加径向叶片这一简单构造而增加。

所公开的离心碗可以用于任何其中汁液受到离心力从而迫使分离并且从过滤网筛上传送的设备中。其同样适于利用了离心榨汁原理的汁液榨取机。虽然所公开的离心碗适用于榨汁机，但是其同样适用于任何例如揉压机、咖啡机和起泡机之类的将汁液从固体中榨取出来的食物处理装置。此外，很多设备具有内部流体通道。吹送通过这些通道是一种有效的令其再度干燥的方法。在这种情况下，所公开的离心碗可以同样用于例如Perfect draft、Senseo以及厨房用具中。

虽然在附图和前述的描述中对本发明主题进行了说明，这种说明和描述应当被视为描述性或是示例性而非限制性的，发明主题并不限于所公开的实施方式。本领域的技术人员通过学习附图、说明书以及所附的权利要求，在实践本发明主题时可以理解并且实现所公开实施方式的其他变形。动词“包括”及其各种形式的使用并不排除这些陈述于权利要求或说明书中的元素之外的元素的存在。在元素或是步骤之前使用的“一个”或者“一种”并不排除多个这种元素或是步骤的存在。单一的单元可以完成记载在权利要求中的多个项目的功能。在彼此各异的从属权利要求中记载的特定测量这一事实并不指示着这些测量的组合不能够用来进行获利。附图和描述被视为仅仅是示意性的并且并不限定本发明主题。权利要求中的任何参考编号不应该被认为限定其范围。

Claims (6)

1.一种离心碗(105)，包括：

可以围绕旋转轴进行旋转的基底(3)；以及

过滤网筛，所述过滤网筛的形状为带孔的***侧网筛壁(151)，其从开口端向基底延伸，并且其中在所述带孔的***侧网筛壁(151)的内表面上、在主要的径向方向上布置有多个叶片(155a...155f)，其中所述叶片的形状为三角形，并且或多或少地填充了馈送管(2)与所述带孔的***侧网筛壁(151)之间的空间。

2.根据权利要求1所述的离心碗，其中所述叶片的数目为六(155a，155b，155c，155d，155e，155f)。

3.根据权利要求1所述的离心碗，其中所述多个叶片布置为使得所述带孔的***侧网筛壁(151)与所述叶片之间没有渗漏。

4.根据权利要求1所述的离心碗，其中所述基底(3)为圆顶形状，具有布置在圆顶内侧上的切割齿。

5.一种包括如前述任一权利要求所述的离心碗的榨汁机。

6.一种用于改进榨汁机的汁液输出量的方法，所述榨汁机具有离心碗，所述离心碗具有可以围绕旋转轴进行旋转的基底以及过滤网筛，所述过滤网筛的形状为带孔的***侧网筛壁，其从开口端向基底延伸，其中所述用于改进汁液输出量的方法包括步骤：在所述带孔的***侧网筛壁的内表面上、在主要的径向方向上提供多个叶片；以防止流体和固体在切线方向上的滑动，其中所述叶片的形状为三角形，并且或多或少地填充了馈送管(2)与所述带孔的***侧网筛壁(151)之间的空间。

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