УСТРОЙСТВО БЛЕНДЕРА, СОДЕРЖАЩЕЕ ЕМКОСТЬ
BLENDER CONTAINER

Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к устройству блендера, содержащему емкость для вмещения материала для смешивания, причем емкость имеет первую часть, вмещающую два или более узлов ножей для смешивания упомянутого материала, в котором упомянутые узлы способны приводиться в движение с возможностью вращения вокруг соответствующих осей вращения, и вторую часть для удержания и направления потока упомянутого материала через первую часть и вдоль упомянутых узлов, где вторая часть имеет направляющую поверхность для направления потока.
Предпосылки изобретения
Большим недостатком миксеров известного уровня техники является тенденция к так называемому забиванию, т.е., эффекту, который заключается в том, что при добавлении пищевого продукта в емкость миксера и вращении насадок мешалки пищевой продукт внутри емкости, который находится в непосредственной близости от вращающихся насадок, стремится превратиться в жидкость, препятствуя перемещению необработанного материала к вращающимся насадкам для измельчения или смешивания. Это, как если бы была образована перегородка между вращающимися насадками и необработанным продуктом за счет жидкой зоны измельченного продукта.
Публикация патента US-A 4256407 раскрывает миксер, в котором устранен эффект забивания. Миксер в соответствии с US-A 4256407 состоит из емкости, имеющей две части. Емкость устанавливается с крышкой и в рабочем соединении с основанием, содержащим электродвигатель. Емкость выполнена посредством соединения двух частичных цилиндров вдоль их дуг. Части образуют полунезависимые зоны смешивания, причем каждая содержит вращающийся нож блендера. При вращении ножей полунезависимые зоны смешивания образуются внутри частей таким образом, что создается поток материала сверху вниз.
Однако эффект забивания, тем не менее, может возникать, когда обрабатываются тяжелые пищевые продукты, такие как мясо, и продукты высокой вязкости.
Краткое описание настоящего изобретения
Целью настоящего изобретения является создание устройства блендера типа, описанного во вступительной части, которое дополнительно улучшает однородность продукта, получаемого с помощью процесса смешивания. Данная цель выполнена с помощью устройства блендера, как определено в независимом пункте формулы изобретения.
В соответствии с настоящим изобретением эта цель осуществляется за счет того, что поперечным сечением направляющей поверхности, которая окружает упомянутые оси вращения, является замкнутая кривая выпуклой формы, имеющая касательную непрерывно изменяющегося направления вдоль ее длины, для удержания потока вдоль упомянутой длины.
Так как продукт смешивается при помощи ножей, продукт вокруг каждого ножа принимает форму потока, которая может быть определена как вихрь. Вихрем является вращающийся с большой скоростью, часто турбулентный, поток текучей среды или жидкого продукта вокруг осевой линии или осевой кривой. Движение смешиваемой текучей среды или жидкого продукта или материала, быстро вращающихся вокруг осевой линии, называется вихревым движением. Скорость и частота вращения текучей среды является самой большой рядом с осевой кривой, также называемой ядром вихря, и постепенно уменьшается при увеличении расстояния от ядра вихря.
Оси вращения ножей определяют ориентацию ядер вихря, и, следовательно, вихрей, которые вызываются каждым из вращающихся ножей. Частицы в вихре циркулируют вокруг ядра вихря. Для уменьшения или устранения забивания, очень выгодно, если частицы из одного вихря могут перемещаться в другой вихрь и наоборот. Так как поперечное сечение направляющей поверхности окружает оси вращения, поперечное сечение также включает в себя ядра соответствующих вихрей, которые вызываются каждым из вращающихся ножей. Поперечным сечением направляющей поверхности является замкнутая кривая выпуклой формы. Следовательно, каждая пара точек, лежащих внутри замкнутой кривой, образованной поперечным сечением направляющей поверхности, может быть соединена отрезком прямой линии, и каждая точка на отрезке прямой линии, соединяющем пару точек, также расположена внутри замкнутой кривой. Если рассмотреть пару точек внутри кривой выпуклой формы, и эта пара содержит первую точку в первом вихре и вторую точку во втором вихре, расположенном рядом с первым вихрем, тогда первую и вторую точки можно соединить отрезком прямой линии, первый конец которого расположен в первом вихре, и второй конец расположен во втором вихре. Все точки между первой точкой и второй точкой, которые расположены на отрезке прямой линии находятся или в первом вихре, или во втором вихре. Так как кривая имеет выпуклую форму, прямая линия не может пересекать направляющую поверхность. Следовательно, всегда возможно, независимо от положения первой и второй точек внутри кривой выпуклой формы, чтобы частица из первого вихря перемещалась в соседний второй вихрь по прямой линии, т.е., через короткое расстояние, без блокирования направляющей поверхностью. Кривая выпуклой формы является элементом, который обеспечивает минимальное сопротивление обмену продукта из первого вихря во второй вихрь и наоборот. Сопротивление обмену, являясь минимальным, способствует предотвращению эффекту забивания или дополнительно уменьшает время, которое необходимо для устранения эффекта забивания, если таковой имеется. Даже если первый и второй вихри не расположены рядом друг с другом, обмен материала между упомянутыми первым и вторым вихрями все еще возможен по прямой линии, которая начинается в первом вихре и заканчивается во втором вихре без пересечения направляющей поверхности, причем поперечное сечение направляющей поверхности является замкнутой кривой выпуклой формы.
При увеличении расстояния от ядра вихря, т.е., по направлению к направляющей поверхности второй части, скорость продукта уменьшается, и удаленный от ядра вихря продукт перемещается или направляется вдоль упомянутой направляющей поверхности со скоростью, которая является относительно низкой по сравнению со скоростью около ядра вихря. Следовательно, продукт, который перемещается вдоль направляющей поверхности, имеет относительно низкий импульс. Направляющая поверхность имеет кривизну. Кривизна определяет изменение направления скорости продукта, который проходит вдоль направляющей поверхности. Установлено, что существует зависимость между скоростью смеси вдоль направляющей поверхности и кривизной направляющей поверхности, т.е., направляющая поверхность, имеющая большую кривизну, т.е., небольшой радиус кривизны, вероятно, будет вызывать осаждение смеси на резко искривленном участке. Особенно, в случае прерывистого изменения кривизны осаждение смеси значительно увеличивается. В таком случае, смесь имеет недостаточный импульс для преодоления большого ускорения, которое обусловлено резкими переходными участками направляющей поверхности, и прерывистая кривизна будет разрушать вихрь около направляющей поверхности. Этот эффект особенно присутствует в случае смесей высокой вязкости. Следовательно, разрушение вихрей, которое может быть достигнуто вследствие использования специально сформированных направляющих отрезков для изменения направления медленно перемещающейся смеси обратно в ядро вихря, должно быть устранено, поскольку забивание может быть вызвано в вязких смесях в результате таких гасителей вихрей.
Внезапные изменения направления потока вызывают застой продукта и нарушение вихря. Эти эффекты можно устранить, если поперечное сечение направляющей поверхности имеет касательную непрерывно изменяющегося направления вдоль ее длины. Если направляющая поверхность имеет непрерывно изменяющееся направление вдоль периметра поперечного сечения, может быть обеспечено эффективное смешивание потока материала.
В предпочтительном варианте осуществления первая часть вмещает два узла ножей, где прямая линия определяется пересечением кривой выпуклой формы в первой точке и во второй точке, где расстояние между первой и второй точками превышает любой размер кривой в направлении, перпендикулярном к первой прямой линии.
Предпочтительно, устройство содержит не более двух узлов ножей с целью уменьшения затрат производства и списка материалов. Каждый узел ножей имеет зону действия. Внутри такой зоны действия смесь проходит в небольших объемах, подвергающихся прямому контакту с вращающимися ножами узла и измельчению вращающимися ножами узла. Так как имеются два узла ножей, можно различать две соответствующие зоны действия во время процесса смешивания. Снаружи двух зон действия емкость имеет зону, в которой смесь удерживается, и эта смесь не обрабатывается непосредственно узлами ножей. В этой наружной зоне прямой контакт не возможен между кусками или частицами смеси и вращающимися ножами узлов. Однородная смесь получается эффективно, если возможен легкий обмен смеси в больших объемах, т.е., между наружной зоной и зоной действия первого узла ножей, между наружной зоной и зоной действия второго узла ножей и между двумя зонами действия соответствующих двух узлов ножей. Упомянутые две зоны действий находятся у основания вихрей. Поперечное сечение через эти зоны действия изображает форму потока смеси, который состоит из двух, по существу, круглых форм потока вокруг каждой оси вращения узлов ножей. Если бы были вызваны эти формы потоков в бесконечной емкости, смесь повторяла бы форму потока, который образует форму наименьшего сопротивления. Рядом с осью вращения форма потока является близкой к круглой, и дальше от оси вращения круглая форма потока изменяется на удлиненную продолговатую форму. Если кривая выпуклой формы точно огибает объединенные круглые формы потока в соответствующей продолговатой или удлиненной форме, смешивание большого количества улучшается, и эффекты забивания дополнительно уменьшаются. Следовательно, кривая выпуклой формы имеет определенную ориентацию, которая является удлиненной для охватывания объединенных круглых форм потока, создаваемых узлами ножей способом, который образует направляющее средство в соответствии с формой потока наименьшего сопротивления свободной и неограниченной смеси. Для выполнения этого, кривая, предпочтительно, имеет продолговатую форму, т.е., может быть образована прямая линия, которая параллельна направлению длины кривой, и эта прямая линия пересекается с кривой в первой точке и во второй точке, где расстояние между первой и второй точками превышает любой размер кривой в направлении, перпендикулярном к направлению длины.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения два узла ножей способны приводиться в движение с возможностью вращения вокруг первой и второй осей вращения, где прямая линия параллельна другой прямой линии, которая пересекается с первой и второй осями вращения.
Другая прямая линия, которая пересекается с первой и второй осями вращения, определяет направление длины удлиненной и выпуклой формы кривой. Поскольку прямая линия параллельна другой прямой линии, проходящей через оси вращения, пара узлов ножей имеет сдвиг относительно прямой линии. Это вносит асимметрию в расположение узлов ножей. Такая асимметрия заставляет прохождение смеси через емкость не только в плоскостях, которые перпендикулярны к осям вращения узлов ножей, но также в направлении, которое параллельно осям вращения узлов ножей. Такое одновременное перемещение осуществляется в том, что смесь проходит от верхней части емкости к узлам ножей в нижней части емкости и наоборот. При совмещении круглых форм потока вокруг оси вращения, которые перемещаются из нижней части в верхнюю часть емкости, смесь принудительно перемещается с закручиванием, движением по спирали или вихревым движением, что способствует эффективному процессу смешивания.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения каждая точка кривой выпуклой формы имеет кратчайшее расстояние менее 1 мм до суперэллиптической кривой, и эта эллиптическая кривая определяется группой точек (x, y), для которых
m
n
|x/a|+|y/b|=1; где m, n>1; a>b>0
Линейная форма потока спокойной и неограниченной смеси, смешиваемой двумя узлами ножей, может сравнительно точно быть приближенной к суперэллиптической кривой выше определенной математической формы в зонах, которые удалены от осей вращения узлов ножей. Следовательно, направляющая плоскость емкости оказывает минимальное сопротивление потоку смеси, проходящей через емкость.
В предпочтительном варианте осуществления кривая выпуклой формы является эллипсом.
Эллипс определяет геометрическое место точек, для которых сумма расстояний от каждой точки к двум фиксированным точкам, фокальным точкам, является одинаковой. Зоны действия каждого ножа постепенно перемещаются к наружной зоне. Между зоной действия и наружной зоной нет четкой границы. На продолжении оси вращения или в ядре вихря материал проходит с высокой скорости, в то время как удаленный от ядра вихря проходящий материал может подвергаться меньшему прямому влиянию формы вихревого потока. Эффективный процесс смешивания устанавливается, если направляющая поверхность имеет такую форму, что материал, который перемещается вдоль направляющей поверхности под действием первого вихря, вызванного первым узлом ножей, увеличивает свое расстояние от ядра первого вихря, в то время как одновременно пропорционально уменьшая свое расстояние до ядра второго вихря, вызванного вторым узлом ножей. Эллиптическая форма кривой выгнутой формы обеспечивает такой пропорциональный переход от зоны действия одного узла ножей к зоне действия другого узла ножей.
В варианте осуществления настоящего изобретения узлы ножей размещены в камере, образованной в первой части емкости на ее нижней стороне, и эта камера собирает во время использования смесь материалов под действием силы тяжести, в результате чего упомянутая смесь направляется в зону действия узлов ножей.
Вытесняемая самотеком смесь перемещается в направлении камеры, расположенной на нижней стороне первой части. Камера вмещает узлы ножей таким образом, что смесь собирается и направляется в зону действия узлов ножей самотеком. Таким образом, небольшие количества смесей обрабатываются. Если емкость имеет большую плоскую нижнюю поверхность, смесь будет распределяться по такой поверхности. Если только небольшое количество смеси находится в такой емкости с плоской нижней поверхностью, смесь будет оставаться снаружи области действия узлов ножей. Следовательно, в такой емкости с плоским дном небольшие количества смеси не способны обрабатываться. Возможно большее количество форм емкостей с нижней частью, которые непригодны для сбора и направления в зоны действия узлов ножей, таких как сферическая форма. В случае плоской или сферической формы смесь может проходить к части стенки снаружи зоны действия узлов ножей, которая пригодна для сбора небольшого количества смеси, такой как, например, конусообразная или коническая форма. Камера предпочтительно имеет стенки, которые непосредственно окружают орбиты, описываемые режущими кромками вращающихся ножей узлов. Стенки камеры должны предпочтительно быть настолько близко к орбитам режущих кромок, чтобы особенно в вязких смесях все компоненты смесей внутри сборной камеры удерживались внутри зоны действия узлов ножей.
В предпочтительном варианте осуществления оба узла ножей содержат один или более ножей, причем каждый нож имеет режущую кромку на конце, который радиально удален от его оси вращения, в котором камера содержит первую и вторую части стенки, и эти первая и вторая части стенки выполнены с возможностью соответствия с орбитами, описываемыми во время использования режущими кромками соответствующих узлов ножей, для взаимодействия во время использования с упомянутыми режущими кромками.
Соответствующие части стенки камеры могут использоваться для принудительного прохождения, выхватывания или втискивания компонентов смеси вокруг узлов ножей в пространство, которое образовано между соответствующей частью стенки и режущими кромками. Пространство должно быть относительно узким по сравнению с желаемым размером частиц смеси. Для этой цели, части стенки должны точно охватывать траекторию или орбиты, описываемые режущей кромкой узлов ножей. Таким образом, соответствующие части стенки могут быть выполнены для обеспечения хорошего прохождения материала к ножам узлов, которые способствуют мелкозернистой структуре ингредиентов смеси. Мелкозернистость структуры определяется среди прочих шириной зазора между частями стенки и орбитами режущих кромок.
Там, где такая соответствующая часть стенки выполнена частично вокруг первого узла, компоненты смеси перемещаются ножами первого узла вдоль соответствующей первой части стенки, которая соответствует и непосредственно окружает часть траектории, описываемой режущими кромками первого узла. Первая соответствующая часть стенки предотвращает выход компонентов, перемещаемых первым узлом, из зоны действия первого узла. После перемещения первым узлом эти компоненты перемещаются в зону действия второго узла ножей. Следовательно, первая соответствующая часть стенки, связанная с первым узлом ножей должна не полностью окружать первый узел ножей для обеспечения свободного последующего прохождения компонентов в зону действия второго узла ножей вдоль прямого пути из зоны действия первого узла ножей в зону действия второго узла ножей. Подобным образом, вторая часть стенки должна соответствовать орбитам, описываемым режущими кромками второго узла ножей, оставляя, тем не менее, возможность, достаточную для обмена материала с зоной действия первого узла ножей. Первая и вторая части стенки должны окружать траекторию компонентов смеси настолько точно, чтобы упомянутое взаимодействие - принудительное прохождение, выхватывание или втискивание компонентов - между режущей кромкой и частью стенки могло выполняться эффективно без оставления так называемых мертвых зон. В мертвых зонах части смеси или ингредиенты могут осаждаться, прилипать к стенке и оставаться там без перемещения.
В варианте осуществления в соответствии с настоящим изобретением первая и вторая части стенки соединяются вместе для образования направляющей потока для направления смеси ингредиентов к узлам ножей самотеком, в котором узлы расположены рядом друг с другом для взаимодействия.
Для получения оптимальных результатов резки материал для смешивания должен предпочтительно проходить и проталкиваться в небольшие зазоры, которые образованы между режущими кромками и частями стенки, причем упомянутые части стенки располагаются рядом с режущими кромками. Для обеспечения оптимальной циркуляции материала вдоль всех поверхностей емкости и, конкретно, вдоль всех поверхностей камеры упомянутые части стенки должны быть гладкими и закругленными вокруг орбит режущих кромок насколько возможно. Однако, как описано в данном документе выше, части стенки могут не полностью окружать первый узел ножей или второй узел ножей, поскольку должно быть возможным свободное прохождение компонентов между зонами действия двух узлов ножей. Первая и вторая части стенки имеют первое и второе поперечные сечения, которые соответствуют круговым траекториям, описываемым режущими кромками. Первый узел расположен рядом со вторым узлом для взаимодействия, т.е., зона действия первого узла перекрывается с зоной действия второго узла. Перекрытием является зона, в которой оба узла могут воздействовать на смесь. Это пространство близости проходит до точки, в которой первый узел не может работать надежно и свободно, не сталкиваясь с частью второго узла. Такое столкновение между ножами первого и второго узлов может быть устранено, например, посредством размещения ножей первого и второго узлов под разными углами относительно их осей вращения или посредством размещения ножей первого и второго узлов на разных высотах. За счет такого расположения режущие кромки первого и второго узлов описывают круговые орбиты в параллельных и несовпадающих плоскостях. В качестве альтернативы, расстояние между узлами ножей может выбираться таким образом, что столкновение между режущими кромками не возможно. Ножи первого и второго узлов перемещаются в диапазоне, который может выступать вдоль их осей вращения. Такие осевые выступы имеют круглую форму.
В расположении, в котором зоны действия узлов образуют перекрытие, область, в которой зоны перекрываются, соответствует области непосредственной близости для взаимодействия, т.е., оба узла могут работать со смесью. Наличие зоны близости для взаимодействия является благоприятным для эффективного процесса смешивания. Там, где осевые выступы разделены, например, посредством использования небольших длин режущих кромок или больших расстояний между узлами, необходимо установить зону близости для взаимодействия.
Круговая зона вокруг каждого узла ножей состоит из зоны, где узел ножей взаимодействует с соответствующей частью стенки камеры, и зоны, где узел ножей находится рядом с другим узлом ножей для взаимодействия.
Следовательно, поток ингредиентов, который направляется вниз к камере, или входит в зазор между стенкой камеры и одним из узлов, или направляется направляющей потока в зону перекрытия для взаимодействия. Мертвые зоны можно, таким образом, устранить.
В предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения камера расположена несимметрично в нижней части емкости.
После обработки узлами часть смеси выходит из камеры и направляется от узлов. Несимметричное расположение вызывает асимметрию в форме потока смеси. Эту асимметрию можно преимущественно использовать для уменьшения резкого изменения направления потока смеси, выходящей из камеры.
Краткое описание чертежей
Эти и другие аспекты дополнительно объяснены и описаны со ссылкой на чертежи, на которых
фиг.1 - вид сбоку емкости устройства блендера;
фиг.2 - вид в разрезе устройства на фиг.1;
фиг.3 - вид в разрезе емкости, соответствующей устройству на фиг.1;
фиг.4a - вид сбоку устройства блендера в соответствии с настоящим изобретением;
фиг.4b - вид в разрезе устройства на фиг.4a;
фиг.5 - график суперэллиптических кривых;
фиг.6 - график замкнутых суперэллиптических кривых;
фиг.7 - график замкнутых суперэллиптических кривых;
фиг.8a-8d - разные виды устройства блендера;
фиг.9 - вид сверху вставки;
фиг.10 - вид сверху вставки;
фиг.11 - вид в разрезе устройства блендера;
фиг.12a - вид в разрезе блендера;
фиг.12b - вид сбоку блендера на фиг.13a;
фиг.13a - вид в разрезе блендера;
фиг.13b - вид сбоку блендера на фиг.14a;
фиг.14 - вид сверху устройства блендера;
фиг.15 - вид в изометрии устройства блендера;
фиг.16 - вид сверху устройства блендера на фиг.15.
Подробные варианты осуществления
На фиг.1 и 2 изображена емкость 3 устройства 1 блендера на виде сбоку и виде сверху, соответственно. Емкость 3 имеет первую часть (левая фигурная скобка 2 на фиг.1). Первая часть 2 вмещает три узла 300, 302 и 304 ножей. Узлы 300, 302 и 304 ножей способны приводиться в движение с возможностью вращения вокруг осей 306, 308 и 310, соответственно. Первая часть 2 имеет три части 312, 314 и 316 стенки цилиндрической формы. Каждая часть 312, 314 и 316 стенки вмещает узел 300, 302 или 304 ножей. Емкость имеет вторую часть 4 (левая фигурная скобка 4 на фиг.1), установленную на верхней стороне первой части 2 емкости. Во время использования емкость 3 заполняют материалом для смешивания. Материал обрабатывается узлами 300, 302 и 304 ножей в первой части емкости. Во время смешивания будет происходить обмен материала между первой и второй частями 2 и 4. Вращение каждого узла 300, 302 или 304 ножей создает форму потока в смеси в первой и второй частях 2 и 4. Эта форма потока обозначена тремя пунктирными треугольниками 356, 358 и 360. Форма потока напоминает форму вихревого потока. Каждый вихрь имеет ядро вихря, который образует продолжение осей 306, 308 и 310 вращения. Первая и вторая части 2 и 4 емкости 3 в соответствии с аспектом настоящего изобретения соединены при помощи поверхности 368 непрерывно изменяющейся кривизны. Поверхность 368 обозначена пунктирной линией. Такая поверхность минимизирует сопротивление обмену материала между частями 2 и 4. Минимизация сопротивления обмену материала является целью во всех вариантах осуществления в соответствии с настоящим изобретением.
На фиг.2 изображен вид в разрезе сверху емкости 3 на уровне, который обозначен на фиг.1 как II-II′. Вторая часть 4 емкости имеет три криволинейные части 318, 320 и 322 стенки. Части 318, 320 и 322 стенки соединяются вместе на ребрах 338, 340 и 342. Таким образом, образуется закрытая часть емкости для содержания материала внутри второй части 4 емкости 3. На внутренней стороне частей 318, 320 и 322 стенки материал, который смешивается, направляется вдоль направляющей поверхности 324. Поперечное сечение направляющей поверхности 324 обозначено кривой 333. На фиг.2 кривая 333 совпадает со стенками 318, 320 и 322. Кривая 333 не имеет выпуклую форму, как будет объяснено в данном документе ниже.
Частица в материале или смеси внутри второй части 4 в положении 344 блокируется направляющей поверхностью 324 (на фиг.2 совпадающая с кривой 333) для прохождения в положение 346 вдоль прямой линии 362. То же самое относится к траекториям между положениями 352 и 354 вдоль линии 364 и между положениями 348 и 350 вдоль линии 366. Как объяснено выше, это блокирование направляющей поверхностью 324 (и кривой 333) является недостатком для эффективного процесса смешивания и для обеспечения однородности смеси. В соответствии с настоящим изобретением направляющая поверхность 324 должна быть выполнена таким образом, чтобы обеспечить свободное прохождение вдоль прямых линий между парой точек, например, между точками 344 и 346, 352 и 354 и 348 и 350. Такое неограниченное и свободное прохождение вдоль прямых линий между любой парой двух точек возможно, если в соответствии с настоящим изобретением используются части стенки, такие как 326, 328 и 330, (обозначенные пунктирным контуром). Использование таких частей 326, 328 и 330 стенки приводит к образованию направляющей поверхности 332, которая может отличаться кривой 336 выпуклой формы (изображена в виде сплошной кривой 336 на фиг.3).
На фиг.3 поперечное сечение 333 направляющей поверхности 332 обозначено замкнутой кривой 336. В соответствии с настоящим изобретением кривая 336 имеет выпуклую форму. Стрелка 334 в точке 335 показывает направление, вдоль которого смесь направляется направляющей поверхностью 332. Стрелка 334 имеет направление линии, которая является касательной к кривой 336 в точке 335. При направлении вдоль направляющей поверхности 332 на фиг.3, смесь непрерывно изменяет свое направление движения, поскольку касательная линия непрерывно изменяет свое направление при прохождении через все последовательные точки кривой 336, т.е., вдоль длины кривой 336.
На фиг.4a изображено устройство 1 блендера, содержащее емкость 3. Емкость имеет первую часть 2 и вторую часть 4. Первая часть 2 емкости вмещает два узла 6 и 8 ножей. Узлы 6 и 8 ножей способны приводиться в движение с возможностью вращения вокруг осей 10 и 12, соответственно. Вторая часть 4 имеет конусообразную форму. Эта конусообразная форма обеспечивает свободное прохождение сырья между узлами 6 и 8 ножей в нижней части емкости 3 и верхней части емкости. Угол раскрытия 2-4 градуса второй части 4 емкости 3 обеспечивает эффективный обмен смешивающегося материала между верхней частью и нижней частью емкости. Выемки 32 и 34 (обозначены пунктирными линиями) должны быть устранены в соответствии с настоящим изобретением, так как они образуют вогнутое поперечное сечение вместо выпуклого поперечного сечения. Эти выемки, которые в соответствии с настоящим изобретением должны быть устранены, будут описаны в данном документе ниже (фиг.4b).
Фиг.4b изображает вид в разрезе второй части 4 емкости по линии V-V′, где каждый из узлов ножей расположен в отдельном цилиндре, первая часть 2 емкости варианта осуществления на фиг.5 вмещает узлы 10 и 12 ножей в соединенной конструкции двух частичных цилиндров 14 и 16. Смешивающийся материал, который находится внутри зоны действия узла 10 ножей, может перемещаться в зону действия узла 12 ножей через отверстие 15. Вторая часть 4 имеет направляющую поверхность 18. Поперечное сечение направляющей поверхности на уровне V-V′ обозначено сплошной кривой 20, которая совпадает, как показано на фиг.4b, с направляющей поверхностью 18. В соответствии с настоящим изобретением кривая 20 имеет выпуклую форму. Прямая линия 30 пересекается с кривой 20 в первой точке 26 и во второй точке 28. Расстояние между первой точкой 26 и второй точкой 28 обозначено стрелкой 22. Размеры кривой 20 в направлении, перпендикулярном к линии 30 обозначены стрелкой 24. Поскольку кривая 20 имеет удлиненную форму, размер 22 превышает любой размер 24 кривой 20 в направлении, перпендикулярном к прямой линии 30.
Фиг.4b изображает выемки 32 и 34, образованные пунктирными продолжениями круговых частей кривой 20. В соответствии с настоящим изобретением такие выемки 32 и 34 должны быть устранены, поскольку они препятствуют свободному прохождению материала между двумя вихрями, которые образуются во время смешивания. Выемки 32 и 34 блокируют поток между вихрями, которые образуются вследствие вращения узлов 6 и 8 ножей. Выемки противоречат требованиям выпуклой формы кривой 20. Вместо выемок 32 и 34 образована выпуклая форма в соответствии с настоящим изобретением при помощи отрезков 36 и 38 прямой линии.
На фиг.5 изображены графики суперэллиптических кривых. Суперэллиптическая кривая может быть определена в прямоугольной системе координат в виде ряда точек (x, y) при
m
n
|x/a|+|y/b|=1; где m, n>0; a>b>0.
Случай, когда n=m=2, приводит к обычному эллипсу, увеличение n и m свыше 2 приводит к гиперэллипсам, которые очень напоминают прямоугольники, уменьшение n и m ниже 2 приводит к гипоэллипсам. Гипоэллипсы имеют углы в направлениях x и y и почти соответствуют поперечной форме при уменьшении значений n и m. Случай, когда n=m=1, приводит к образованию линии с наклоном - b/a и y - пересечением с b. Значение n, которое отличается от значения m, будет приводить к образованию другой кривизны на угловой отрезке кривой. Такие разные значения для n и m могут также использоваться для компенсации размеров a и b. Разные значения для n и m могут также использоваться для образования поперечных сечений направляющей поверхности для оптимизации формы потока вдоль упомянутой направляющей поверхности при разных высотах второй части емкости. Суперэллиптические кривые, как определено выше, образуют кривые выпуклой формы. Такие кривые могут частично или полностью быть расположены для образования кривых выпуклой формы. Например, можно построить замкнутую кривую выпуклой формы из частей суперэллиптической кривой и отрезков прямой линии. Такие примеры будут объяснены со ссылкой на фиг.7 и 8.
На фиг.6 изображены три суперэллиптические кривые 36, 38 и 40. Каждая кривая имеет длину 2a вдоль оси 32 длины и ширину 2b вдоль оси 34 ширины. Ось 32 длины и ось 34 ширины являются симметричными осями трех суперэллиптических кривых 36, 38 и 40. Части, содержащие удлиненные формы той же суперэллиптической формы изображены на фиг.7. Отрезки 42 и 44 прямой линии соединяют суперэллиптические отрезки, окруженные линиями 32 и 34. На фиг.7 части, соединяющие отрезки 42 и 44 прямой линии имеют суперэллиптическую форму. Эти части 44 также могут иметь круглую форму. Хотя отрезки 42 линии в варианте осуществления на фиг.7 являются прямыми, предпочтительно использовать криволинейные части 42a. Такие криволинейные части способствуют лучшему соединению двух вихрей и имеют благоприятный эффект относительно создания шума. Узлы ножей вращаются с высокой угловой скоростью порядка 10000 оборотов в минуту. Стенки емкости 3 являются относительно чувствительными к процессам сгиба на отрезках сегментах 42, так как эти отрезки представляют собой плоскость емкости в одном направлении. Предпочтительно обеспечить, по меньшей мере, некоторую кривизну, так как жесткость емкости значительно увеличивается, если эта конструкция емкости выполнена в виде оболочки вместо пластины. Для сохранения выпуклости кривой части 42a должны выдаваться наружу. Это также предпочтительно для лучшего соединения вихрей, которые вызываются вращающимися узлами ножей (не показаны). Эти технические эффекты, которые используются во всех вариантах осуществления, будут дополнительно описаны в варианте осуществления на фиг.15 и 16.
На фиг.8a-8d схематично изображен вариант осуществления устройства блендера в соответствии с настоящим изобретением, в котором циркуляция материала дополнительно оптимизирована. Фиг.8a изображает вид сбоку. Поток материала вокруг узлов 60 и 62 ножей схематично указан горизонтально направленной стрелкой 58 и изогнутой стрелкой 59. Емкость 3 имеет наклонную плоскость 56, которая плавно направляет поток вверх в соответствии со стрелкой 59. Узлы 60 и 62 ножей расположены в камере 64. Камера 64 образована в первой части 2 на ее нижней стороне и собирает во время использования смесь материалов под действием силы тяжести. Узлы 60 и 62 ножей способны приводиться в движение вокруг осей 10 и 12 вращения. На виде фиг.8a оси 10 и 12 вращения совпадают. Оси 10 и 12 вращения расположены со сдвигом 54 относительно плоскости 50 симметрии емкости 3. Вследствие сдвига 54 возможно постепенное изменение направления потока от горизонтального направления, соответствующего стрелке 58 в камере 64 к вертикальному направлению, соответствующему стрелке 59. Расстояние эксцентриситета или сдвига 54 также указано на фиг.8b между осевой линией 30 емкости 3 и осевой линией 52 камеры 64. Осевая линия 30 расположена в плоскости 50 симметрии емкости 3. Осевая линия 52 камеры 64 пересекается с осями 10 и 12 вращения. На виде сверху фиг.8b осевая линия 52 совпадает с другой прямой линией 31. Следовательно, другая прямая линия 31 пересекается с обеими осями 10 и 12 вращения. Сдвиг 54 делает возможным постепенное и плавное изменение направления потока вдоль наклонной части 56. Вследствие сдвига кривизна наклонной плоскости 56 может оставаться небольшой. Небольшая кривизна является благоприятной для потока, который может проходить спокойно. Камера 64 имеет стенку 66 в форме незамкнутой 8. На фиг.8c изображен вид спереди устройства блендера. Стрелки 59 показывают, как поток направляется вверх в результате вращения узлов 60 и 62 ножей. Направление вращения узлов 60 и 62 ножей указано стрелками 68 и 70, соответственно. На фиг.8d изображен вид сверху узлов 68 и 70 ножей.
Удобный способ установки оболочки вокруг узлов ножей осуществляется посредством использования одной или более вставок, как показано на фиг.9 и 10. Отверстие 66 имеет форму незакрытой цифры 8. На наружной стороне вставка 72 соответствует внутренней поверхности 75 стенки 7 6 первой части 2 емкости 3. На фиг.10 отверстие 66 вставки 74 расположено несимметрично относительно осевой линии 78 стенки 76. Сдвиг 54 имеет подобную функцию, как указано в данном документе выше со ссылкой на фиг.8. Высота 80 вставок относительно положения ножей является очень важным параметром (см. фиг.11 и 12).
На фиг.11 изображен вид в разрезе, изображающий поперечное сечение через нижнюю часть емкости 3 (заштрихованная область). Узел 60 ножей способен приводиться в движение вокруг оси 10 вращения. Узел 60 ножей содержит ножи, которые расположены под углом относительно оси 60 вращения. Узел 60 ножей содержит центральную часть 88, которая расположена в горизонтальной плоскости. Ножи узла 60 наклонены относительно центральной части 88. Ось 60 вращения расположена со сдвигом 54 относительно осевой линии 82 емкости 3. Сдвиг 54 образует дополнительное пространство для расположения наклонной плоскости 56 для изменения направления для изменения направления прохождения смеси. Две сплошные линии 84 и 86 определяют границы вертикального диапазона 80. Линия 84 показывает предпочтительный максимальный уровень верхней поверхности вставки 74. Линия 86 показывает предпочтительный минимальный уровень верхней поверхности вставки 74. Предпочтительные максимальный и минимальный уровни зависят от уровня центральной части 88. Как можно видеть на фиг.11, вертикальный диапазон 80 включает в себя центральную часть 88 ножа. Линия 84 предпочтительно не должна превышать верхнюю поверхность центральной части 88 узла ножей более чем на 5 мм, тогда как линия 86 предпочтительно не должна быть расположена на уровне, который более 5 мм ниже верхней поверхности центральной части 88 узла ножей. Следовательно, диапазон 80 является диапазоном, в котором верхняя поверхность вставки 74 расположена относительно центральной части 88 узла 60 ножей. Диапазон 80, в котором расположена вставка 74, во многом определяет соответствующую работу ножей узла 60 относительно перемещения и резки смеси. Вставка 74 должна предпочтительно плавно соединяться с самой нижней частью наклонной плоскости 56 для предотвращения осаждения смеси при перемещении с верхней поверхности вставки на наклонную плоскость 56.
Фиг.12а изображает вид в разрезе емкости 3 устройства блендера. Фиг.12b изображает вид сверху устройства на фиг.12a. Каждый узел ножей содержит четыре ножа, которые расположены в перпендикулярной ориентации (фиг.12b). Ножи расположены под углом относительно горизонтальной плоскости (фиг.12a). На фиг.12a изображен контур ножей одного узла. Самый нижний конец 400 расположен на вертикальном уровне, обозначенном линией 86. Самый верхний конец 402 расположен на вертикальном уровне, обозначенном линией 84. Диапазон 80 указан между линиями 86 и 84. Верхняя поверхность вставки 74 должна, по меньшей мере, находиться внутри диапазона 80, т.е., между линиями 86 и 84. Если верхняя поверхность вставки расположена снаружи диапазона 80, эффективность процесса смешивания быстро уменьшается. Однако, лучший результат смешивание получается, если уровень верхней поверхности вставки 74 расположен, как описано выше в соответствии с фиг.11, т.е., в диапазоне, в непосредственной близости вокруг центральной части 88 узлов ножей.
Фиг.13a изображает вид в разрезе емкости 3 устройства блендера, который подобен виду в разрезе на фиг.12a. Фиг.13b изображает вид сверху устройства на фиг.13a, который подобен виду сверху на фиг.12b. На фиг.12a вертикальная стенка емкости 3 соединяется с горизонтальной частью на уровне самого нижнего конца 400 при помощи криволинейного участка радиуса R. В варианте осуществления на фиг.12 верхний уровень вставки должен плотно соединяться с криволинейной частью на уровне радиуса R для предотвращения осаждений материала. В варианте осуществления на фиг.13 вертикальная стенка скошена на расстояние, обозначенное как Z. Скошенный участок также уменьшает стремление смесей осаждаться.
На фиг.14 изображен вид сверху двух узлов 60 и 62 ножей. Оба узла 60 и 62 ножей содержат один или более ножей 94, 96, 98, 100. Каждый нож 94, 96, 98, 100 имеет режущую кромку 102, 104, 106, 108 на конце, которая удалена в радиальном направлении от его оси 10 и 12 вращения. Узлы ножей расположены в камере 64. Камера имеет стенку 65. Камера 64 имеет форму двух частично перекрывающихся окружностей, что приводит к камере 64 с формой незамкнутой 8. Так как режущие кромки 102, 104, 106, 108 ножей вращаются вокруг их осей 10 и 12 вращения, они описывают круговые орбиты, обозначенные пунктирными окружностями 110 и 112. Камера 64 имеет первую часть 114 стенки, которая расположена конформно и непосредственно вокруг орбиты 110. Вторая часть 116 стенки расположена конформно и непосредственно вокруг орбиты 112. Части 114 и 116 стенки взаимодействуют с режущими кромками, так как они удерживают смесь внутри зоны действия режущих кромок 102, 104, 106, 108 вдоль наибольшей части длины орбит 110 и 112 режущих кромок. Первая и вторая части 114 и 116 стенки соединяются вместе, таким образом, образуя направляющую 123 потока для направления смеси ингредиентов по направлению к узлам 60 и 62 ножей под действием силы тяжести. Рядом с направляющей 123 потока смесь направляется к узлам 60 и 62 ножей. Направление потока около направляющей 123 потока указано концом 124 стрелки. Между узлами 60 и 62 ножей имеется зона, в которой материал перемещается от узла 60 ножей к узлу 62 ножей и наоборот, т.е., существует эффект подачи между узлами. Этот эффект подачи преимущественно может использоваться, если узлы в достаточной близости друг от друга. Если узлы расположены в достаточной близости друг от друга, зоны действий обоих узлов перекрываются. Зона перекрытия или зона близости для взаимодействия указана двойным овалом 118. Острие 126 стрелки указывает направление потока на стороне камеры, которая находится напротив направляющей 120 потока. Предпочтительно, наклонная плоскость 56 расположена здесь, чтобы сделать возможным плавное изменение направления потока, как описано выше.
На фиг.15 изображено устройство 1 блендера в соответствии с настоящим изобретением. Устройство 1 блендера содержит емкость 3 для вмещения материала для смешивания. Емкость 3 имеет первую часть 2, которая вмещает первый узел 6 ножей и второй узел 8 ножей. Первый узел 6 ножей способен приводиться в движение с возможностью вращения вокруг первой оси 10 вращения, и второй узел 8 ножей способен приводиться в движение с возможностью вращения вокруг второй оси 12 вращения. Емкость 3 имеет вторую часть 4, которая находится в соединении по текучей среде с первой частью 2. Следовательно, материал, который смешивается, может проходить из первой части 2 во вторую часть 4 и наоборот. Вторая часть 4 имеет направляющую поверхность 18 для направления потока материалов для смешивания. Первая опорная точка 11, расположена во второй части 4 и на первой оси 10 вращения. Вторая опорная точка 13, расположена во второй части 4 и на второй оси 12 вращения. Первая плоскость 1000 содержит первую опорную точку 11 и вторую ось 12 вращения. Вторая плоскость 2000 перпендикулярна к первой плоскости 1000 и содержит первую и вторую опорные точки 11 и 13. Вторая плоскость 2000 пересекается в поперечном направлении с направляющей плоскостью 18. Поперечное сечение 333 второй плоскости 2000 и направляющая поверхность 18 образуют и определяют замкнутую направляющую кривую 336 на направляющей поверхности 18. Опорная ось 1100, которая пересекается с направляющей кривой 336, содержит первую и вторую опорные точки 11 и 13. Первая разделительная линия 1200 содержит первую опорную точку 11 и пересекается с направляющей кривой 336. Первая разделительная линия 1200 перпендикулярна к опорной оси 1100. Вторая разделительная линия 1300 содержит вторую опорную точку 13 и пересекается с направляющей кривой 336. Вторая разделительная линия 1300 перпендикулярна к опорной оси 1100. Направляющая кривая 336 имеет выпуклую форму и имеет, по меньшей мере, криволинейную часть 1400 (не показана на фиг.15, но показана на фиг.16) между первой и второй разделительными линиями 1200 и 1300.
На фиг.16 вторая плоскость, как описано в соответствии с вариантом осуществления на фиг.15, изображена на виде сверху. Кроме того, изображены опорная ось 1100, первая разделительная линия 1200 и вторая разделительная линия 1300. Опорная ось 1100 и первая разделительная линия 1200 пересекаются в первой опорной точке 11. Опорная ось 1100 и вторая разделительная линия 1300 пересекаются во второй опорной точке 13. Между первой разделительной линией 1200 и второй разделительной линией 1300 выпуклая кривая 336 имеет криволинейную часть 1400. Криволинейная часть 1400 является предпочтительной в отношении уменьшения шума. Криволинейная часть также является предпочтительной для соответствующего обмена смешивающегося материала между двумя вихрями, которые вызываются вследствие вращения узлов ножей.
Таким образом, предпочтительный вариант осуществления устройство блендера в соответствии с настоящим изобретением содержит емкость для вмещения материала для смешивания, причем емкость содержит первую часть, вмещающую первый узел ножей и второй узел ножей, и эти первый и второй узлы ножей способны приводиться в движение с возможностью вращения вокруг первой и второй осей вращения, соответственно, и вторую часть в соединении по текучей среде с первой частью, в котором вторая часть имеет направляющую поверхность для направления потока, в котором первая опорная точка расположена во второй части и на первой оси вращения, в котором вторая опорная точка расположена внутри второй части и на второй оси вращения, в котором первая плоскость содержит первую опорную точку и вторую ось вращения, в котором вторая плоскость, которая перпендикулярна к первой плоскости, содержит первую и вторую опорные точки, в котором поперечное сечение направляющей поверхности и вторая плоскость образуют замкнутую направляющую кривую на направляющей поверхности, в котором опорная ось направляющей кривой содержит первую и вторую опорные точки, в котором первая разделительная линия содержит первую опорную точку и пересекается с направляющей кривой, в котором первая разделительная линия перпендикулярна к опорной оси, в котором вторая разделительная линия содержит вторую опорную точку и пересекается с направляющей кривой, в котором вторая разделительная линия перпендикулярна к опорной оси, в котором направляющая кривая имеет выпуклую форму и имеет, по меньшей мере, криволинейную часть между первой и второй разделительными линиями.
Хотя настоящее изобретение было проиллюстрировано и описано подробно на чертежах и вышеприведенном описании, такие иллюстрация и описание должны рассматриваться иллюстративными или показательными, а не ограничивающими, настоящее изобретение не ограничивается раскрытыми вариантами осуществления.
Например, можно осуществить настоящее изобретение в варианте осуществления, в котором периферия первой части незначительно отличается от математических зависимостей, как указано выше, и в котором каждый из узлов ножей содержит более двух ножей. Такие другие изменения в раскрытых вариантах осуществления могут быть понятны и осуществлены специалистами в данной области техники на практике заявленного изобретения на основании изучения чертежей, раскрытия и прилагаемой формулы изобретения.
В формуле изобретения слово «содержащий» не исключает другие элементы или этапы, и неопределенный артикль не исключает множества. Сам по себе тот факт, что некоторые критерии изложены во взаимно разных зависимых пунктах формулы изобретения, не означает, что сочетание этих критериев не может использоваться для обеспечения преимущества. Любые ссылочные позиции в формуле изобретения не должны рассматриваться, как ограничивающие объем.