КУХОННЫЕ КОМБАЙНЫ
KITCHEN MACHINES

Настоящее изобретение относится к кухонным комбайнам, и более конкретно оно имеет отношение к таким кухонным комбайнам, как пищевые процессоры, в которых используются ведомые ножевые элементы для выполнения резки, рубки, шинковки или измельчения продуктов питания иным способом.
В обычном случае кухонным комбайнам требуется выполнять эффективную обработку продуктов питания, имеющих широкий диапазон характеристик, и в принятом в большинстве случаев подходе они должны использовать мощные двигатели для гарантии прохождения через них ножевого элемента и, следовательно, успешной обработки, по меньшей мере, сравнительно хорошей, полного ассортимента продуктов питания, для обработки которых они разработаны.
Этот подход имеет тенденцию быть нерациональным с точки зрения энергосбережения в том смысле, что используемые двигатели имеют тенденцию к высокому уровню энергопотребления, и зачастую имеют место случаи, когда на ножевой элемент воздействуют чрезмерные нагрузки при использовании для многих требуемых от него задач.
Задача настоящего изобретения заключается в уменьшении энергии, потребляемой посредством главного привода кухонного комбайна, независимо от того, является ли он пищевым процессором или любым другим типом комбайна, который выполняет резку или шинковку продуктов питания.
Согласно изобретению предложен кухонный комбайн, имеющий ножевой элемент, содержащий диск с расположенным на нем ножом, средство, включающее в себя вал с приводом от двигателя, соединяемый с диском для выполнения его вращения и тем самым перемещающий нож через продукты питания, которые должны быть обработаны, и средство для возбуждения колебаний в вышеупомянутом диске и/или ноже.
Было обнаружено, что колебания, предпочтительно сверхзвуковой частоты, возбуждаемые в ножевом элементе кухонного комбайна и/или в его ноже, могут упростить прохождение ножа через продукты питания и, следовательно, уменьшить энергию, необходимую для выполнения требуемой обработки.
Предпочтительно средство для возбуждения колебаний включает в себя пьезоэлектрический элемент, прикрепленный или присоединенный к ножевому элементу и/или к его ножу, и приводное средство для применения форм электрических сигналов предварительно определенной амплитуды и частоты к элементу.
Пьезоэлектрический элемент может вибрировать в любом режиме, таком как колебания сдвига по контуру или продольные колебания, и его рабочая частота может быть выбрана таким образом, чтобы иметь предварительно определенную взаимосвязь с резонансной частотой ножевого элемента или некоторой его части или компонента.
В предпочтительных вариантах осуществления изобретения диск имеет втулку, которая соединена с вышеупомянутым валом; причем вышеупомянутая втулка поддерживает токосъемные кольца и соединительное средство, сконфигурированные для передачи вышеупомянутых форм электрических сигналов на вышеупомянутый пьезоэлектрический элемент для индуцирования вышеупомянутых колебаний.
Комбайн может дополнительно включать в себя щеточное средство для создания электрического подключения к вышеупомянутым токосъемным кольцам и средство для применения вышеупомянутых форм электрических сигналов на вышеупомянутое щеточное средство.
В некоторых вариантах осуществления изобретения, в которых ножевой элемент включает в себя диск, имеющий нож, и комбайн дополнительно содержит ведущий вал с приводом от двигателя, выполненный с возможностью, при его присоединении к диску, вращения вышеупомянутого ножевого элемента, предпочтительно, чтобы вышеупомянутый ведущий вал тянулся в осевом направлении от корпуса вышеупомянутого комбайна и чтобы вышеупомянутые формы электрических сигналов передавались на вал посредством токосъемных колец, неподвижно присоединенных к электрическим соединителям, тянущимся в осевом направлении вдоль вышеупомянутого ведущего вала. В случае их наличия такие тянущиеся в осевом направлении электрические соединители предпочтительно заканчиваются шлицевыми соединениями, приспособленными для соединения вышеупомянутого вала с вышеупомянутым диском.
Ножевой элемент может быть сформирован посредством формования, наслоения, гофрирования и/или другими конструктивными средствами для фокусирования или направления сверхзвуковых колебаний в направлении выбранных областей элемента; например, в направлении установленного на нем ножа.
Одна или более областей ножевого элемента могут быть настроены таким образом, чтобы резонировать с пьезоэлектрическим элементом, благодаря чему увеличивается амплитуда колебательного движения в такой области или областях.
Использование колебаний для создания «микродвижения» в ножевом элементе и/или в самом ноже по мере его прохождения сквозь пищевые продукты позволяет уменьшить трение с обеих сторон ножевого элемента, таким образом позволяя ему проще проходить через пищевые продукты, тем самым уменьшая энергию, потребляемую посредством блока двигателя. Уменьшение энергии может быть достаточным, в некоторых случаях, для обеспечения возможности использования блоков электродвигателя меньших размеров.
Кроме того, истирание ножа ножевого элемента также сокращается в качестве прямого следствия уменьшения трения, следующего из возбуждения колебаний.
Для обеспечения однозначного понимания и простого введения в действие изобретения далее, исключительно для примера, будет описан один вариант его осуществления со ссылкой на сопроводительные чертежи, на которых:
Фиг. 1 изображает схематическую форму в перспективе и в разобранном виде и, исключительно для примера, определенные элементы типичного пищевого процессора, которые способствуют объяснению вариантов реализации данного изобретения;
Фиг. 2 изображает частичный вид снизу ножевого элемента для кухонного комбайна в соответствии с одним примером изобретения;
Фиг. 3 изображает частичный вид сверху ножевого элемента, изображенного на Фиг. 2;
Фиг. 4 изображает вид снизу ножевого элемента для кухонного комбайна в соответствии с другим примером изобретения;
Фиг. 5 изображает схематическое расположение электрического соединителя для комбайна и
Фиг. 6 изображает частичную схему расположения компонентов для части комбайна.
Со ссылкой на Фиг. 1, ножевой элемент (диск) 32, в соответствии с одним примером данного изобретения, как правило, используется с пищевым комбайном 1, который включает в себя чашу 3, в которой могут обрабатываться продукты питания. Чаша 3 обеспечена крышкой 5, в которой имеется отверстие 7, и на ней расположена подающая труба 9, через которую в чашу могут быть введены продукты питания, которые должны быть обработаны. Подающая труба 9 расположена над отверстием 7 таким образом, чтобы продукты питания могли быть введены в чашу через трубку 9.
Чаша 3 удерживается в рабочем положении на верхней поверхности 11 корпуса 13, который содержит электродвигатель (не показан) и предоставляет выход 15 привода, соединенный с двигателем, на его поддерживающей чашу поверхности 11. Скорость двигателя и режим его работы (например, непрерывный или импульсный), в этом примере, управляется посредством вращаемой кнопки 17, расположенной на одной из вертикальных поверхностей 19 корпуса 13, но будет понятно, что может быть использована любая удобная форма средства управления.
В центре корпуса чаши 3 обеспечено отверстие, как показано посредством 21, обеспечивающее доступ к выходу 15 привода на блоке 13 корпуса, и, кроме того, известным способом сформировано как единое целое с внутренней полой трубкой 23, центром которой является отверстие 21. Ведущий вал 25, который при использовании входит в зацепление и приводится в действие посредством выхода 15 привода, тянется через трубку 23 и, таким образом, по центру чаши 3 в положение, расположенное рядом с нижней стороной крышки 5, где он поддерживает ножевой элемент, имеющий форму диска 32 с расположенным на нем ножом, который разработан и сконфигурирован для обработки пищевых продуктов, прижимаемых к нему посредством толкателя 27, вставленного в подающую трубу 9.
Обычной практикой для таких процессоров, как 1, является оснащение предохранительными устройствами или так называемыми устройствами блокировки, которые предназначены для предотвращения работы электродвигателя, и, следовательно, вращения ножевого элемента, такого как 32, в небезопасных условиях, например, когда пользователь может иметь прямой доступ к ножу. В данном случае обычно обеспечивается и электрическое и/или механическое устройство блокировки для предотвращения работы электродвигателя, размещенного в блоке корпуса пищевого процессора 13, если крышка 5 надежно не закреплена на месте на чаше 3. В обычном случае электрические и/или механические соединения и сочленения для устройства блокировки содержат компоненты, которые сконфигурированы для запуска сверху вниз чаши 3, иногда через канал, проходящий через ручку 29 или через какой-либо другой удобный участок вокруг чаши 3. Такой компонент устройства блокировки, в целях удобства, может использоваться для компонентов, связанных с изобретением, как станет ясно позже.
Подчеркнем, что настоящее изобретение не ограничено использованием вида конструкции пищевого процессора, изображенной на Фиг. 1, которая включена в состав настоящего описания лишь для упрощения объяснения изобретения и варианта его реализации. Существует множество различных конфигураций таких комбайнов, и изобретение, в целом, применимо к кухонным комбайнам, в которых ножевой элемент проходит через продукты питания, которые должны быть обработаны.
Будет понятно, что одна сложность, связанная с тем, что производится колебание устройства, такого, как пьезоэлектрический элемент, при нахождении его в установленном состоянии на вращающемся ножевом элементе, заключается в применении форм электрических сигналов к устройству. В следующих примерах изобретения сложности устраняются посредством использования технологии токосъемного кольца, которая является общепринятой и надежной с точки зрения длительной эксплуатации. Подчеркнем, однако, что использование в изобретении технологии токосъемного кольца не является обязательным, и, по желанию, вместо нее могут быть использованы другие технические приемы, такие как технология роликового кольца и дистанционной передачи энергии.
Теперь, с дополнительной ссылкой на Фиг.2 и 3, изобретение реализуется в данном варианте осуществления посредством средства, включающего в себя «внешнюю», то есть открытую и доступную для пользователя систему токосъемного кольца. Керамический пьезоэлектрический элемент 30 прикреплен посредством, например, адгезионного соединения к нижней стороне ножевого элемента, состоящего в данном случае из режущего/шинкующего диска 32 кухонного комбайна, такого, как пищевой процессор. Расположение ножа, который может быть прямым или изогнутым, в целом, изображено в позиции 34, и нож обычно немного приподнят относительно плоскости диска 32. В диске 32, рядом с местом расположения ножа, имеется зазор, через который продукты питания, которые режутся или шинкуются посредством ножа, могут падать в сборную емкость; в данном случае чашу (такую как 3 на Фиг. 1) пищевого процессора 1. При подаче на него формы электрического сигнала соответствующего напряжения и частоты пьезоэлектрический элемент 30 колеблется (известным способом) со скоростью подаваемой частоты и с амплитудой колебаний, определенной, по меньшей мере, частично, посредством прикладываемого напряжения.
Как было упомянуто выше, поскольку пьезоэлектрический элемент 30 установлен на диске 32, который предназначен, в процессе работы, для вращения в чаше пищевого процессора, при передаче энергии на элемент 30 должно учитываться движение вращения. В настоящем примере требуемая передача энергии упрощается посредством использования внешней системы токосъемного кольца, обозначенной, в целом, как 36.
На Фиг. 3, которая изображает частичный вид сверху диска 32, центральная втулка 38 диска 32, на котором, в процессе использования, она располагается и приводится в действие посредством ведущего вала 25 пищевого процессора 1, сформирована с двумя токопроводящими кольцами 40 и 42, которые, разумеется, электрически изолированы друг от друга. В настоящем примере диск 32 выполнен из металлического и электропроводящего пищевого материала, такого как нержавеющая сталь. Следовательно, одно из токосъемных колец может быть присоединено к поверхности диска 32, с которым соединен пьезоэлектрический элемент 30 посредством одной из его входных клемм в плотном электрическом контакте. Другое токосъемное кольцо соединено непосредственно с другой входной клеммой элемента 30, который расположен на открытой поверхности 44 (несоединенной) (см. Фиг. 2) пьезоэлектрического элемента 30.
На нижней стороне крышки 5 чаши 3 для обработки пищи, в целях удобства, поддерживается пара неподвижных щеток 46, 48 таким образом, чтобы они были прижаты соответственно к токопроводящим кольцам 40 и 42 для подачи необходимых форм электрических сигналов на пьезоэлектрический элемент 30 в процессе вращения диска 32 вместе с кольцами 40 и 42. Эти щетки выполнены из пищевых материалов для предотвращения загрязнения обрабатываемых продуктов питания по мере их износа.
Когда комбайн находится в процессе работы и диск 32 вращается с выбранной рабочей скоростью, элемент 30 находится под напряжением; энергия для подачи напряжения на элемент 30 подается через входной силовой кабель 50 и через неподвижные щетки 46, 48, которые содержатся в кожухе контактных щеток, обозначенном, в целом, как 52. Эта энергия, в свою очередь, передается на токосъемные кольца 40, 42 и отсюда через двухжильный кабель 54 привода на пьезоэлектрический элемент 30. Провода 54 соединены с элементом 30, как было упомянуто выше, через положительный зажим 56, расположенный на диске 32, и отрицательный зажим 58, расположенный непосредственно на открытой внешней поверхности 44 пьезоэлектрического элемента 30. Питание для входного силового кабеля 50 возникает в блоке основания (например, 13 на Фиг. 1), который поддерживает чашу 3 пищевого процессора и вмещает его приводной двигатель, средства электрического управления и т.д., и питание, в целях удобства, может направляться рядом с вышеупомянутыми электрическими и/или механическими компонентами устройства блокировки, обеспеченными для гарантии того, что пищевой процессор 1 не может работать без его крышки 5, должным образом закрепленной на месте, на клеммы, расположенные на верхнем крае чаши 3. Крышка 5 сконфигурирована для вхождения в контакт с клеммами при их помещении должным образом в чаше 3 и содержит встроенный в нее или поддерживаемый на ней кабель 50 для вхождения в контакт с кожухом 52 щетки.
Блок основания, такой как 13 (Фиг. 1) пищевого процессора, вмещает схему (не показана) обычного типа для генерирования формы сигнала напряжения, используемого для инициирования колебаний элемента 30. Форма сигнала и/или его частота могут быть фиксированными или переменными и, если они являются переменными, могут автоматически определяться посредством настроек пищевого процессора или функциональной обратной связи или могут управляться вручную посредством пользователя. Настройки по умолчанию для частоты и амплитуды колебаний будут определяться частично, по меньшей мере, посредством размеров и конструкции ножевого элемента 32, а также посредством элемента 30.
В альтернативной технологии для подачи рабочей формы сигнала на элемент 30 используются внутренние, или скрытые, вращающиеся соединения, которые обеспечивают, фактически, герметичную систему, к которой пользователь не имеет никакого взаимодействия, в отличие от системы, использующей внешние токосъемные кольца, как было описано выше.
Внутренняя (скрытая) технология, изображенная на Фиг. 4-6, опять же основана на принципах токосъемного кольца; однако токосъемные кольца, используемые в этой системе, расположены в главном приводном вале, что требует использование измененной формы 72 ведущего вала 25, как будет описано ниже.
Теперь, со ссылкой на Фиг. 4-6, форма электрического сигнала, требуемая для приведения в действие пьезоэлектрического элемента 30, изначально транспортируется вдоль соответственно проложенных электрических соединителей 60, 62 к соответствующим контактам на неподвижном ведущем вале/редукторе 64. Эти контакты являются отформованными и состоят из токопроводящего материала и подходящего качества для удовлетворения требований стандартам для пищевых продуктов. Форма электрического сигнала передается через формованные токосъемные кольца 66 (Фиг. 5) на полосковые проводники 68, 70, которые тянутся в осевом направлении вдоль вращающегося ведущего вала 72 и, в целях удобства, заканчиваются парой разнесенных и взаимно изолированных шлицевых соединений 74, 76 в верхней части ведущего вала 72 и располагаются в соответствующих прорезях 78 и 80 во втулке 82 приводной ступицы, которая расположена в центре диска 32. Прорези 78 и 80 содержат печатные проводники (не показаны), которые создают электрическое соединение со шлицевыми соединениями 74 и 76 для получения рабочих форм сигнала для пьезоэлектрического элемента 30, установленного, как и раньше, на нижней стороне диска 32.
Одна из полос проводника соединена непосредственно с диском 32, таким образом, чтобы устанавливать электрическое соединение с клеммой на поверхности элемента 30, который прикреплен к диску. Другая полоса соединена с проводом 84, другой конец которого соединен с клеммой на открытой поверхности пьезоэлектрического элемента 30. Посредством этого средства между проводниками 60 и 62 устанавливается полный двухпроводной контакт, через токосъемные кольца 66, проводники 68, 70 и шлицевое соединение между ведущим валом 72 и диском 32, с элементом 30, обеспечивая возможность подачи напряжения на элемент 30 посредством требуемых рабочих форм сигнала для выполнения его вибрации на диске 32.
В изменении вышеописанных вариантов осуществления пьезоэлектрический элемент 30 устанавливается либо непосредственно на ноже, содержащемся на ножевом элементе (диске) 32, или в непосредственной близости от ножа и приводится в действие и конфигурируется таким образом, чтобы возбуждать пилообразное возвратно-поступательное движение ножа.
Ножевой элемент (диск) 32 может быть сформирован посредством формования, наслоения, гофрирования и/или другими конструктивными средствами, для фокусирования или направления сверхзвуковых колебаний в направлении выбранных областей элемента; например, в направлении установленного на нем ножа. Альтернативно или в дополнение к такому фокусированию или направлению одна или более областей диска 32 могут быть настроены таким образом, чтобы резонировать с пьезоэлектрическим элементом 30, чтобы благодаря этому увеличить амплитуду колебательного движения в такой области или областях.