УСТРОЙСТВО ДЛЯ ТЕМПЕРИРОВАНИЯ И СПОСОБ ТЕМПЕРИРОВАНИЯ
APPARATUS FOR TEMPERING AND METHOD FOR TEMPERING

Изобретение касается устройства для темперирования и размораживания темперируемого продукта, имеющего корпус, содержащий темперируемый продукт, нагревательный модуль для передачи тепла по меньшей мере с одной стороны темперируемого продукта, исполнительный орган, посредством которого темперируемый продукт может приводиться в движение.
Далее, изобретение касается способа темперирования и размораживания темперируемого продукта, при этом к темперируемому продукту подается тепло, в то время как посредством исполнительного элемента к темперируемому продукту в заданном интервале времени частично прикладывается сила давления.
Из US 6 748 164 B1 известно устройство для размораживания темперируемого продукта, у которого темперируемый продукт окружен органом нагрева. В органе нагрева циркулирует теплая жидкость. Вследствие непосредственного термического контакта между органом нагрева и темперируемым продуктом осуществляется переход тепла от органа нагрева в темперируемый продукт. Для ускорения процесса размораживания исполнительным органом является периодически движущееся вверх и вниз дно корпуса, на котором расположен орган нагрева. При этом орган нагрева приводится в движение поворота, при этом ось поворота проходит по краю органа нагрева. При этом темперируемый продукт опосредованно поворачивается, при этом одна краевая сторона расположена близко к оси поворота.
Из US 8 012 416 B2 известно устройство для размораживания темперируемого продукта, причем этот темперируемый продукт каждой из противолежащих сторон находится в контакте с одним органом нагрева. Нижний орган нагрева расположен на нескольких опорных пластинах, для каждой из которых предусмотрены надувные подушки. Эти подушки антициклически надуваются, так что одна половина органа нагрева с одной стороны, а затем другая половина органа нагрева с другой стороны приподнимается относительно некоторой средней плоскости. При этом темперируемый продукт может сжиматься относительно этой средней плоскости сначала на первой половине, а затем на второй половине. Недостатком этого известного устройства является, что издержки временного и частичного сжатия темперируемого продукта относительно высоки. Частота или, соответственно, ускорение относительно ограничено.
Из EP 0 318 924 B1 известно устройство для темперирования и размораживания темперируемого продукта, у которого темперируемый продукт расположен между двумя органами нагрева одного нагревательного модуля. Эти органы нагрева выполнены в виде пластиковых пакетов, в который посредством насоса циркулирует теплая жидкость. Со стороны края органов нагрева расположен коленчатый рычаг, который приводится во вращение посредством двигателя и поочередно сжимает со стороны края верхний греющий пакет и нижний греющий пакет, так что расположенная внутри греющих пакетов теплая жидкость отодвигается коленчатым рычагом. При этом внутри греющего пакета возникают движения колебания, которые могут передаваться на темперируемый продукт.
Задачей настоящего изобретения является усовершенствование устройства для темперирования и размораживания темперируемого продукта таким образом, чтобы простым образом дополнительно улучшалась эффективность темперирования.
Для решения этой задачи изобретение в соответствии с ограничительной частью п.1 формулы изобретения отличается тем, что исполнительный орган выполнен в виде механического исполнительного элемента, который распространяется, идеально прилегая непосредственно к темперируемому продукту, и который может активироваться таким образом, что он выполняет периодическое и/или непериодическое движение.
Предлагаемое изобретением устройство, благодаря непосредственному прилеганию механического исполнительного элемента к темперируемому продукту, делает возможным целенаправленное и непосредственное управление движением темперируемого продукта, так что может ускоряться передача тепла от органа нагрева в темперируемый продукт. Предпочтительно задаваемое исполнительным органом движение может непосредственно и напрямую передаваться на темперируемый продукт. Можно избежать нежелательных помех от других конструктивных элементов при переносе движения от исполнительного элемента на темперируемый продукт. Изобретение делает возможным, в частности, относительно быстрый обмен местами расположенной в наружной области, обычно нагретой части темперируемого продукта с расположенной в ее сердцевинной области, обычно холодной частью темперируемого продукта. Таким образом обеспечено относительно быстрое перемешивание темперируемого продукта. Темперируемый продукт может быть выполнен, например, в виде текучей среды или геля, который расположен в оболочке. Таким образом, изобретение делает возможным относительно быстрое перемешивание текучей среды или, соответственно, геля. Подогрев темперируемого продукта может осуществляться за счет теплопроводности или излучением (инфракрасное излучение, микроволна) или воздушным потоком. В соответствии с изобретением механический исполнительный элемент механически непосредственно связан с темперируемым продуктом. Таким образом, частично на темперируемый продукт может осуществляться непосредственная передача толчкообразного импульса движения.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения механический исполнительный элемент может активироваться таким образом, что осуществляется движение поворота. При этом темперируемый продукт частично отклоняется в различные участки пути от плоскости своей протяженности. Темперируемый продукт деформируется или, соответственно, «месится», что приводит к внутреннему течению или, соответственно, движению замороженной сердцевины, а также уже размороженной доли темперируемого продукта. Предпочтительно ось поворота проходит в области средней плоскости или, соответственно, поперечной средней плоскости темперируемого продукта, так что темперируемый продукт, подобно лопасти гребной лодки, поворачивается туда и обратно относительно своей средней оси. Предпочтительно при этом замороженная часть темперируемого продукта, а также уже размороженной доли может постоянно двигаться, двигаясь туда и обратно в уже расплавленной части темперируемого продукта. Вследствие этого возникают неравномерные течения внутри темперируемого продукта, при этом холодная жидкость течет к поверхности темперируемого продукта, и поэтому возникает более высокий градиент температуры от нагревательного элемента к темперируемому продукту. Оказалось, что в связи с этим время размораживания может уменьшаться на 30%.
По одному из предпочтительных вариантов осуществления изобретения механический исполнительный элемент выполнен в виде поверхности. Он может быть выполнен адаптированным к форме, придаваемая темперируемому продукту, так чтобы между исполнительным элементом и темперируемым продуктом существовал линейный и/или поверхностный контакт. Предпочтительно исполнительный элемент выполнен плоским, так что он может компактно размещаться между темперируемым продуктом и органом нагрева.
По одному из усовершенствований изобретения исполнительный элемент выполнен в виде стержневого элемента, который включает в себя несколько стержней, охватывающих отверстие. Это отверстие делает возможным непосредственное прилегание органа нагрева к темперируемому продукту, при этом поверхность теплопередачи между органом нагрева и темперируемым продуктом только минимально уменьшается по сравнению с устройством без исполнительного элемента.
По одному из усовершенствований изобретения исполнительный элемент имеет адаптированную к периметрической поверхности темперируемого продукта периметрическую поверхность. Благодаря адаптации к условиям размера темперируемого продукта движение поворота может совершаться при приложении относительно небольшой силы.
По одному из усовершенствований изобретения исполнительный элемент связан с актуатором, в частности шаговым двигателем, причем этот актуатор активирует исполнительный элемент таким образом, что исполнительный элемент периодически или непериодически поворачивается между максимальным и минимальным углом установки. Это движение поворота имеет предпочтительно постоянную амплитуду. Вместо двигателя актуатор может быть также выполнен в виде магнитного или пневматического органа. При этом получается циклическое и равномерное движение туда и обратно или, соответственно, гребное движение темперируемого продукта вокруг оси поворота. Альтернативно это движение может быть также совершено с изменяющейся во времени амплитудой.
По одному из усовершенствований изобретения исполнительный элемент может активироваться таким образом, что он непрерывно поворачивается с частотой от 0,1 до 25 Гц. Выяснилось, что в этом частотном диапазоне достигаются лучшие результаты темперирования. Сокращение времени размораживания достигается, в частности, за счет толчкообразного и в нескольких местах темперируемого продукта циклического или антициклического частичного воздействия толчковой силы. Для этого исполнительный элемент с высоким ускорением в различных местах темперируемого продукта воздействует на него.
По одному из усовершенствований изобретения исполнительный элемент активируется таким образом, что он осуществляет линейное движение и/или движение поворота с амплитудой в пределах от +/-2 мм до +/-100 мм, например, от +/-10 мм до +/-30 мм, предпочтительно +/-25 мм. Оказалось, что уже эти, относительно малые отклонения приводят к хорошему результату темперирования.
По одному из усовершенствований изобретения стержни стержневого элемента выполнены из проволочного материала. Предпочтительно металлическая проволока делает возможной низкую потерю поверхности теплопередачи. Вследствие небольшой массы проволочного материала возникает также только небольшая собственная теплоемкость стержневого элемента. Благодаря жесткому или, соответственно, стабильному исполнению проволочного материала могут достигаться быстрые движения и высокие ускорения, которые воздействуют непосредственно на темперируемый продукт. Поскольку орган нагрева выполнен в виде подушки из текучей среды, может перемешиваться или, соответственно, стимулироваться не только темперируемый продукт, но и одновременно эта подушка из текучей среды. При этом исполнительный элемент может изготавливаться просто. Он имеет достаточную для данной цели применения жесткость.
По одному из усовершенствований изобретения по оси поворота могут быть также расположены несколько стержневых элементов. Предпочтительно благодаря этому несколько охваченных поверхностей меньшего размера, посредством которых движение поворота может передаваться непосредственно на темперируемый продукт.
По одному из усовершенствований изобретения орган нагрева может быть выполнен в виде темперирующей подушки или в виде гелевой подушки, содержимое которой электрически подогревается. Альтернативно орган нагрева может быть также образован пластиковым пакетом, содержащим жидкую, темперированную среду, причем эта среда циркулирует посредством насоса. Предлагаемый изобретением исполнительный элемент может применяться универсально, независимо от принципа действия органа нагрева.
Для решения задачи изобретение в соответствии с ограничительно частью п.18 формулы изобретения отличается тем, что продолжительность воздействия, размер воздействия и/или интенсивность воздействия исполнительного элемента изменяется в зависимости от заданного момента времени процесса темперирования и/или от некоторого рабочего или технологического параметра темперируемого продукта.
Один из примеров осуществления изобретения поясняется подробнее ниже с помощью чертежей.
Показано:
фиг.1: вид в перспективе спереди темперирующего устройства, имеющего откидную крышку, причем на дне корпуса расположены нагревательный элемент и лежащий на нем механический исполнительный элемент;
фиг.2: изображение в перспективе исполнительного элемента;
фиг.3: покомпонентное изображение расположенных в камере темперирования темперирующего устройства конструктивных элементов в вертикальном сечении;
фиг.4: примерный график зависимости от времени двигателя и движения исполнительных элементов;
фиг.5: примерный график зависимости от времени отклонения наружной области темперируемого продукта или, соответственно, краевого стержня исполнительного элемента;
фиг.6: вид в плане камеры темперирования темперирующего устройства, при этом для двух расположенных со сдвигом по оси поворота широких участков исполнительного элемента предусмотрены три темперируемых продукта;
фиг.7: вид в плане камеры темперирования темперирующего устройства, при этом для двух расположенных со сдвигом по оси поворота широких участков исполнительного элемента предусмотрены четыре темперируемых продукта;
фиг.8: график путь/время в соответствии с первым примерным профилем движения изобретения;
фиг.9: график путь/время в соответствии со вторым примерным профилем движения изобретения и
фиг.10: вид в плане нескольких исполнительных элементов.
Предлагаемое изобретением устройство для темперирования и размораживания темперируемого продукта 1 имеет корпус 2, верхняя сторона которого выполнена в виде откидной крышки 3. Во внутреннем пространстве корпуса 2 предусмотрена нижняя базовая камера 4, внутри которой расположены электрический блок управления и другие конструктивные узлы для обеспечения возможности темперирования в расположенной над базовой камерой 4 камере 5 темперирования. На высоте базовой камеры 4 корпус 2 имеет с передней стороны элементы 6 обслуживания и блок 7 индикации, так что заключенное в корпусе 2 размораживающее устройство может обслуживаться человеком.
T
Камера 5 темперирования имеет твердое дно 8, которое одновременно образует перегородку с базовой камерой 4. Орган нагрева состоит, в том числе, из находящегося на дне 8 первого нагревательного элемента 9, а также принадлежащего ему, расположенного в базовой камере 4 нагревательного модуля 10. На высоте верхней стороны 11 нижнего нагревательного элемента 9 расположен механический исполнительный элемент 12. В рабочем состоянии размораживающего устройства, в котором крышка 3 закрыта, камера 5 темперирования имеет по высоте изображенную на фиг.3, послойную конструкцию. В вертикальном направлении сверху к первому исполнительному элементу 12 примыкает темперируемый продукт 1. Над темперируемым продуктом 1 примыкает второй верхний исполнительный элемент 13. Над вторым исполнительным элементом 13 примыкает второй нагревательный элемент 14 нагревательного модуля 10. В продольной средней плоскости L темперируемого продукта 1 камера 5 темперирования имеет идеально симметричную конструкцию. С обеих сторон от темперируемого продукта 1 расположен исполнительный элемент 12, 13 и примыкающий к нему нагревательный элемент 9, 14.
Темперируемый продукт 1 имеет, например, кровяной или плазменный материал, который окружен пакетом в виде оболочки. Идеальным образом пакеты темперируемого продукта 1 выполнены относительно плоскими, так что темперируемый продукт 1 имеет две противолежащие стороны 15, 15' и закругленные узкие стороны 16. Узкие стороны 16 соединяют противолежащие стороны 15, 15'. Стороны 15, 15' выполнены предпочтительно прямоугольно.
Альтернативно темперируемый продукт 1 может быть также выполнен многоугольным, имеющим стороны различного или одинакового размера. Например, темперируемый продукт 1 может быть также выполнен в виде груши или кубика или в виде комка. При этом темперируемый продукт 1 вставляется в камеру 5 темперирования, причем он зажимается исполнительными элементами 12, 13 и/или нагревательными элементами 9, 14. Вследствие предпочтительно податливой конфигурации темперируемого продукта, по меньшей мере, когда речь идет о прогрессировавшем размороженном состоянии, могут образовываться плоские стороны, так что поверхность теплопередачи будет увеличена по сравнению с исходным состоянием.
Для лучшей возможности изображения конструктивные элементы на фиг.3 расположены на расстоянии друг от друга. Фактически они плотно прилегают друг над другом. При этом первый нижний исполнительный элемент 12 непосредственно и по поверхности прилегает к нижней стороне 15 темперируемого продукта 1 и к верхней стороне 11 первого нижнего нагревательного элемента 9. Верхний, второй исполнительный элемент 13 непосредственно и по поверхности прилегает к верхней стороне 15' темперируемого продукта 1 и к нижней стороне 17 верхнего, второго нагревательного элемента 14.
Первый исполнительный элемент 12 и второй исполнительный элемент 13 могут быть выполнены предпочтительно конструктивно одинаково. Они имеют по два расположенных распределенным образом в продольном направлении исполнительного элемента 12, 13 гребных участка 18, которые состоят каждый из прямоугольно проходящих стержней 19. Гребные участки 18 соединены друг с другом соединительным стержнем 20. Соединительный стержень 20 может проходить сплошь от первого конца ко второму концу исполнительного элемента 12, 13. К одному концу соединительного стержня 20 примыкает T-образная часть, которая оперта в гнезде 22, например, со стопорением. Гнездо 22 имеет для этого паз, в котором оперт концевой поперечный стержень T-образной части 21. К гнезду 22 примыкает полый цилиндр 23, в который может вставляться без возможности вращения не изображенный вал двигателя. В рабочем положении полый цилиндр 23 или, соответственно, вал проходит коаксиально соединительному стержню 20, проходящему, таким образом, по оси S поворота. Двигатель служит актуатором. Альтернативно актуатор может быть также выполнен пневматическим или магнитным, например, в виде подъемного магнита или в виде вращающих магнитов.
MAX
MAX
Первый исполнительный элемент 12 и второй исполнительный элемент 13 посредством двигателя, с которым они связаны через вал напрямую или через коробку передач, могут периодически и/или непериодически поворачиваться между максимальным и минимальным углом φ, -φ установки. Как явствует из фиг.1, исполнительные элементы 12, 13 центрально оперты на различных высотах камеры 5 темперирования. Оси S поворота проходят обычно параллельно боковой стенке 24 камеры 5 темперирования, а также перпендикулярно задней стенке 25, а также передней стенке 26 камеры 5 темперирования. В области задней стенки 25 расположено гнездо 22 исполнительных элементов 12, 13.
T
T
Оси S поворота, с возможностью поворота туда и обратно вокруг которых оперты исполнительные элементы 12, 13, проходят вдоль или вблизи некоторой средней плоскости, а именно, поперечной средней плоскости Q, темперируемого продукта 1. Первая боковая половина 27 гребного участка 18 исполнительных элементов 12, 13 соответствует при этом первой половине 28 темперируемого продукта 1. Вторая половина 27' гребных участков 18 исполнительных элементов 12, 13 соответствует второй половине 28' темперируемого продукта 1. Две половины 27, 27' или, соответственно, 28, 28' могут быть расположены симметрично относительно оси S поворота или, соответственно, поперечной средней плоскости Q.
MAX
MAX
D
Расположенные со сдвигом в направлении оси S поворота исполнительные элементы 12, 13 активируются предпочтительно одинаково, так что в течение половины T/2 продолжительности периода первые половины 27 гребных участков 18 поворачиваются на положительный угол φ в направлении +φ, а вторые половины 27' на отрицательный угол -φ в направлении -φ. В то время как первые половины 27 исполнительных элементов 12, 13 поворачиваются вверх, при этом вторые половины 27' этих элементов поворачиваются вниз. При этом к темперируемому продукту 1 на противолежащих сторонах 15, 15' и на противолежащих половинах 28, 28' прикладывается сила F давления. Благодаря этому могут создаваться целенаправленно неравномерные течения в темперируемом продукте 1, при этом, например, замороженная сердцевина 29 движется туда и обратно и окружена неравномерными течениями уже размороженной жидкости 30.
Поэтому может создаваться особенно высокий градиент температуры. Замороженная сердцевина 29 является частью темперируемого продукта 1, которая находится в сердцевинной области темперируемого продукта 1. Окружающая сердцевину 29 жидкость 30 соответствует части темперируемого продукта 1, которая находится в наружной области темперируемого продукта 1. Темперируемый продукт 1 находится в начале процесса темперирования в замороженном состоянии, при этом как наружная область, так и сердцевинная область темперируемого продукта находятся в твердом агрегатном состоянии, то есть имеют температуру 0°C или ниже. При воздействии на темперируемый продукт 1 с помощью предлагаемого изобретением устройства относительно быстро при размораживании наружной области темперируемого продукта 1 и вследствие быстрого движения при высоком ускорении темперируемого продукта 1 он полностью размораживается, пока он в конце процесса темперирования не будет иметь желаемую температуру.
T
Как явствует из фиг.3, оси S поворота исполнительных элементов 12, 13 в ортогональной проекции на продольную среднюю плоскость L темперируемого продукта 1 пересекают ее.
Гребные участки 18 исполнительных элементов 12, 13 имеют обычно периметрическую поверхность, которая меньше периметрической поверхности темперируемого продукта 1.
По одному из альтернативных вариантов осуществления изобретения для этих гребных участков могут быть также предусмотрены несколько темперируемых продуктов 1.
MAX
T
MAX
MAX
Как явствует из фиг.4, гребные участки 18 периодически поворачиваются вокруг оси S поворота в этом примере таким образом, что проходящий параллельно оси S поворота краевой стержень 19' циклически проходит максимальное отклонение +/-S относительно исходного положения или, соответственно, исходного уровня 31. Это исходное положение 31 проходит в некоторой плоскости, параллельной продольной средней плоскости L темперируемого продукта 1. Максимальное отклонение S, -S может лежать в пределах +/-30 мм, предпочтительно в пределах +/-25 мм.
T
Краевые стержни 19' находятся каждый на расстоянии a от оси S поворота, которое соответствует 0,2-0,7 половинной ширины b темперируемого продукта 1.
В настоящем примере осуществления механический исполнительный элемент 12, 13 или, соответственно, гребной участок 18 выполнен плоским.
По одному из не изображенных альтернативных вариантов осуществления изобретения контур исполнительного элемента 12, 13 или, соответственно, гребных участков 18 может быть также, например, дугообразным и/или иметь форму ложки, чтобы быть лучше адаптированным к форме темперируемого продукта 1.
Стержни 19, 19' гребных участков 18 ограничивают отверстие 32, в которое может частично вставляться гибко выполненный темперируемый продукт 1 и/или нагревательный элемент 9, 14. Таким образом, в области отверстия существует непосредственной контакт темперируемого продукта 1 с нагревательным элементом 9, 14. Так как исполнительный элемент 12, 13 по настоящему варианту осуществления выполнен в целом в виде стержневого элемента, может осуществляться по существу непосредственное контактирование нагревательных элементов 9, 14 с темперируемым продуктом 1.
По одному из альтернативных вариантов осуществления изобретения гребной участок 18 может быть также выполнен с цельной поверхностью из теплопроводящего материала, жестким или гибким. При необходимости выполненный с цельной поверхностью исполнительный элемент или, соответственно, гребной участок 18 может состоять из нескольких жестких сегментов, которые соединены друг с другом, например, подобно пленочному шарниру.
Двигатель поворачивает исполнительный элемент 12, 13 предпочтительно с частотой в пределах от 0,5 до 5 Гц. С этой частотой может осуществляться оптимальная передача тепла в темперируемый продукт 1.
Нагревательные элементы 9, 14 имеют по пластиковому пакету, в котором посредством не изображенного насоса циркулирует жидкая, темперированная среда. Этот насос и нагревательные шланги для темперирования жидкой среды расположены в базовой камере 4.
По одному из альтернативных вариантов осуществления изобретения нагревательные элементы 9, 14 могут быть также образованы темперирующими подушками или гелевыми подушками, которые подогреваются в каждом случае электрически. При этом издержки конструктивного пространства сравнительно невелики.
Стержни 19, 19' исполнительного элемента 12, 13 состоят из проволочного материала.
D
По одному из не изображенных вариантов осуществления изобретения размораживающее устройство может также иметь только один единственный исполнительный элемент 12, 13, который расположен либо над, либо под темперируемым продуктом 1. В отличие от описанного варианта осуществления, сила F давления прикладывается не постоянно с двух сторон 15, 15' темперируемого продукта 1, а только поочередно с одной единственной стороны 15, 15', а именно, в течение первого полупериода T/2 на первой стороне 15 и в течение второго полупериода T/2 на второй стороне 15'.
По одному из не изображенных вариантов осуществления двигатель может быть выполнен также в виде шагового двигателя, посредством которого вал вращается на некоторый заданный угол. Изображенная на фиг.4 кривая двигателя, содержащая ток I двигателя, не будет в этом случае иметь синусоидальный характер.
D
D11
D22
MAX
MAX
D11
D22
D12
D21
D
D11
D22
D21
D12
T
Как явствует при совместном рассмотрении фиг.3 и фиг.4, например, периодически силы F давления прикладываются к обеим сторонам темперируемого продукта 1, то есть к первой стороне 15 и второй стороне 15'. Исходят из того, что исполнительные элементы 12, 13 поворачиваются синхронно и/или равнонаправленно в одинаковых направлениях поворота. Поэтому при повороте вверх первой половины 27 гребных участков 18 из исходного положения в плоскости A вверх к темперируемому продукту 1 прикладывается сила F давления со стороны нижнего исполнительного элемента 12, а при повороте вниз второй половины 27' гребных участков 18 к темперируемому продукту 1 прикладывается противоположно направленная сила F давления со стороны верхнего исполнительного элемента 13. Когда исполнительные элементы 12, 13 достигли своего максимального отклонения S при образовании максимального угла φ относительно плоскости A исходного положения, осуществляется инверсия движения, так что силы F, F давления ослабевают. С достижением исходного положения A по прошествии продолжительности T/2 полупериода теперь со стороны других половин 27' нижнего исполнительного элемента 12 сила F давления действует на вторую половину 27' нижней стороны 15, в то время как со стороны первой половины 27 верхнего исполнительного элемента 13 на первую половину 27 темперируемого продукта 1 сверху действует сила F давления. На фиг.4 это пояснено соответствующими стрелками сил. Половины 27, 27' гребных участков 18 действуют, таким образом, как поворотные рычаги, которые имеют отверстия. Постоянно сила F давления прикладывается к нижней стороне 15 и верхней стороне 15' темперируемого продукта 1, при этом силы F и F или, соответственно, F и F давления воздействуют на темперируемый продукт 1 асимметрично относительно поперечной средней плоскости Q.
D11
D12
D21
D22
Если предусмотрен только один единственный исполнительный элемент 12, 13, силы F и F или, соответственно, F и F давления действуют только с одной единственной стороны, поочередно со стороны половин 27, 27' гребных участков 18 на обе половины 28, 28ʽ стороны 15 или 15' темперируемого продукта 1.
D
MAX
MAX
MAX
MAX
По одному из не изображенных альтернативных вариантов осуществления изобретения оба исполнительных элемента 12, 13 могли бы также активироваться так, чтобы они поворачивались не равнонаправленно, а встречно направленно (антициклически), так чтобы поочередно в половинах 28 нижней стороны 15 и верхней стороны 15' темперируемого продукта 1, с одной стороны, и в половинах 28' нижней стороны 15 и верхней стороны 15' темперируемого продукта 1 создавалась сила F давления. В то время как первая половина 27 первого исполнительного элемента 12 поворачивается вверх, первая половина 27 второго исполнительного элемента 13 поворачивается вниз. В то время как вторая половина 27' первого исполнительного элемента 12 поворачивается вниз, вторая половина 27' второго исполнительного элемента 13 поворачивается вверх. Вследствие этого противоположного по форме или встречно направленного движения исполнительных элементов 12, 13 осуществляется более интенсивное движение замороженной сердцевины 29, а также уже размороженных составных частей темперируемого продукта 1. Предпочтительно при этом по сравнению с вариантом осуществления, имеющим один единственный исполнительный элемент, может достигаться одинаковое действие при уменьшенном максимальном угле φ, -φ поворота или, соответственно, максимальном отклонении S, -S.
Альтернативно исполнительные элементы 12, 13 могут также двигаться периодически и/или непериодически, равнонаправленно или встречно направленно друг относительно друга, так что дополнительно повышается сила деформации, действующая на темперируемый продукт 1 или, соответственно, его сердцевину 29, а также его уже размороженную окружающую жидкость 30.
По одному из не изображенных вариантов осуществления вместо периодического движения может быть предусмотрено непериодическое движение или непериодическое движение поворота указанного по меньшей мере одного исполнительного элемента 12, 13.
По одному из не изображенных вариантов осуществления может быть предусмотрена временная последовательность периодического движения и непериодического движения указанного по меньшей мере одного исполнительного элемента 12, 13. Альтернативно исполнительный элемент 12, 13 может также двигаться линейно.
По одному из не изображенных вариантов осуществления в исполнительный элемент интегрирован нагревательный элемент. Предпочтительно потребность в пространстве может существенно уменьшаться. Нагревательный элемент может быть выполнен, например, в виде темперирующей подушки или в виде гелевой подушки, содержимое которой электрически подогревается. Если нагревательный элемент выполнен в виде пластинчатого нагревателя, имеющего неподвижные нагревательные поверхности, он может одновременно служить исполнительным элементом.
По одному из вариантов осуществления исполнительного элемента в соответствии с фиг.6, который также изображен на фиг.1, исполнительный элемент 12, 13 состоит из нескольких, расположенных по оси S поворота со сдвигом друг относительно друга широких участков 40 и узких участков 41. Широкий участок 40 исполнительного элемента 12, 13 включает в себя пару проходящих на относительно большом расстоянии d12 краевых стержней 19'. Эти краевые стержни 19' проходят параллельно оси S поворота. К краевым стержням 19' примыкают стержни 19, которые проходят по существу перпендикулярно оси S поворота. Краевые стержни 19' и соседние стержни 19 образуют O-образный гребной участок 18. Этот O-образный гребной участок 18 выполнен в виде открытой лопасти, которая имеет отверстие.
В направлении оси S поворота к широкому участку 40 примыкает узкий участок 41, имеющий проходящие параллельно оси S поворота стержни 19'', которые расположены на относительно малом расстоянии d1 друг от друга. Эти стержни 19'' узкого участка 41 проходят в направлении оси поворота. Стержни 19'' узкого участка 41 примыкают к проходящим поперек оси поворота стерням 19 широкого участка 40 или одним концом исполнительного элемента 12, 13 связаны с актуатором.
T
Как можно видеть из фиг.6, первый широкий участок 40ʽ прилегает к сторонам 15, 15' расположенного поперек оси S поворота темперируемого продукта 1. Первый широкий участок 40' адаптирован к темперируемому продукту 1 таким образом, что краевые стержни 19' проходят в области +/-20%, предпочтительно +/-10% или альтернативно вблизи центра тяжести масс или в центре тяжести масс половин 28, 28' темперируемого продукта 1. В настоящем примере осуществления расстояние g1 первой половины 28 составляет 8 см, а расстояние g2 второй половины 28' 7 см. Расстояние d2 между краевыми стержнями 19' выбрано при этом таким по величине, чтобы темперируемый продукт 1 мог отклоняться вокруг проходящей в поперечной средней плоскости Q оси S поворота при приложении соразмерной силы. Создаваемая краевыми стержнями 19' линия воздействия в направлении оси S поворота на половины 28, 28' проходит при этом в области центра тяжести масс этих половин 28, 28'.
Второй широкий участок 40'' исполнительного элемента 12, 13 воздействует на два расположенных рядом друг с другом темперируемых продукта 1. Все темперируемые продукты 1 расположены в одной общей плоскости. Первая половина 44 широкого участка 40'' предназначена для второго темперируемого продукта 1, а вторая половина 44' широкого участка 40'' для третьего темперируемого продукта 1. Половины 44, 44' широкого участка 40'' расположены симметрично относительно оси S поворота. Краевые стержни 19' половин 44, 44' находятся каждый на одинаковой половине расстояния d2/2 от оси S поворота. Краевые стержни 19' проходят в области центра тяжести масс каждого из темперируемых продуктов 1 или, соответственно, вблизи или в области оси X1 симметрии темперируемых продуктов 1.
1
По другому варианту осуществления изобретения в соответствии с фиг.5 вместо непрерывного отклонения исполнительных элементов 12, 13 (гармоническое и/или линейное колебание) может осуществляться импульсное отклонение. Краевой стержень 19' может, например, в момент t времени резко отклоняться от 0 см до 15 см. Затем в интервале Δt2 времени исполнительный элемент 12, 13 остается в покое, пока он в момент t2 времени резко, но с меньшим по величине ускорением, чем для движения отклонения, снова не будет приведен назад в исходное положение. После достижения исходного положения в момент t3 времени исполнительный элемент 12, 13 остается в покое до момента t4 времени, пока не осуществится такое же движение отклонения в другом направлении поворота. По этому варианту осуществления предусмотрены толчкообразные периодические и/или непериодические отклонения, при этом исполнительный элемент 12, 13 находится в максимальном отклоненном положении в интервале Δt2 времени, а в покое в исходном положении в интервале Δt1 времени.
Максимальное отклонение и/или частота 1/T и/или ускорение движения исполнительного элемента 12, 13 может выбираться в зависимости от текущей температуры темперируемого продукта 1 в сочетании с заданной пороговой температурой или жестко заданным моментом времени. Активирование исполнительных элементов 12, 13 не обязательно должно осуществляться в течение всего времени выполнения процесса темперирования периодически или непериодически или с одинаковой последовательностью импульсов или с одинаковым характером отклонения. Высота отклонения или, соответственно, частота, а также ускорение может изменяться в зависимости от подлежащего темперированию темперируемого продукта 1. При этом могут выбираться различные профили движения для различных темперируемых продуктов 1. Например, в начале процесса темперирования частота импульсных отклонений может быть повышена, пока не произойдет усадка замороженной сердцевины 29 темперируемого продукта 1 до минимального объема. Сразу после этого частота последовательности импульсов может уменьшаться. Альтернативно также в первой части процесса темперирования может выбираться относительно малое максимальное отклонение, пока наружная область темперируемого продукта не будет разморожена и находиться в жидком состоянии. Затем во второй части процесса темперирования максимальное отклонение исполнительного элемента 12, 13 может повышаться, так чтобы могло повышаться перемешивание внутри темперируемого продукта и тем самым ускоряться процесс размораживания. Затем в дальнейшем ходе процесса темперирования максимальное отклонение и/или частота и/или ускорение могут снова уменьшаться, пока темперируемый продукт 1 не примет желаемую номинальную температуру.
Для активирования исполнительного элемента 12, 13 вместо серводвигателя может также применяться шаговый двигатель или двигатель постоянного тока/переменного тока, имеющий коробку передач или электроприводной подъемный/вращающий магнит в качестве актуатора. Альтернативно для активирования исполнительного элемента 12, 13 может также применяться пневмоприводной или гидроприводной цилиндр.
По одному из альтернативных вариантов осуществления изобретения вместо замороженного темперируемого продукта доводиться до желаемой температуры может также любой химический материал или любой материал, который находится в жидком или вязкотекучем состоянии.
Если темперируемый продукт состоит из материала относительно большой площади или, соответственно, относительно большого объема, как, например, бетон или тому подобное, отклонение темперируемого продукта осуществляется в нескольких местах с предпочтительно противолежащих сторон исключительно посредством исполнительных элементов, которые движутся линейно. При этом получаются предпочтительно несколько точек столкновения с темперируемым продуктом, в которых исполнительные элементы воздействуют в общем направлении установки или параллельно со сдвигом друг относительно друга. В частности, при этом исполнительные элементы могут быть расположены каскадом со сдвигом поперек направления их установки, при этом исполнительные элементы могут активироваться поперек направления установки или, соответственно, воздействовать на темперируемый продукт со сдвигом во времени.
На фиг.8 изображен процесс темперирования в соответствии с первым профилем движения. В принципе, в зависимости от рабочих или технологических параметров посредством исполнительного элемента 12, 13 сила давления может частично прикладываться к темперируемому продукту 1. Продолжительность воздействия, размер воздействия и/или интенсивность воздействия (ускорение) исполнительного элемента 12, 13 в процессе темперирования может изменяться.
номин
A1
A2
Z1
A1
A2
Z2
A3
A4
Z1
A3
Z2
На фиг.8 изображен профиль движения для размораживания темперируемого продукта (плазма) из замороженного состояния в жидкое состояние заданной номинальной температуры T. В предварительном интервале времени между моментами t и t времени темперируемый продукт 1 находится еще почти полностью в замороженном исходном состоянии, и движение еще не происходит. В первом интервале T времени между моментами t и t времени некоторая часть темперируемого продукта уже сжижена, и исполнительный элемент 12, 13 в качестве примера работает периодически с первой частотой и первой, уменьшенной амплитудой, а также первым по величине нарастанием (ускорением), так что температура темперируемого продукта 1 оказывается вблизи 0°C. Интервал T времени начинается в момент t времени и заканчивается в момент t времени. По сравнению с первым интервалом T времени исполнительный элемент 12, 13 движется периодически в качестве примера с большей амплитудой A2 и большим по величине вторым нарастанием отклонения (ускорением) до амплитуды A2, однако с одинаковой частотой. Измененное активирование исполнительного элемента 12, 13 осуществляется в жестко заданный момент t времени или в зависимости от какого-либо рабочего или технологического параметра, например, изменения нагрузки исполнительного элемента 12, 13, что может распознаваться по измененному току двигателя актуатора. Под нарастанием до амплитуды исполнительного элемента 12, 13 понимается рост пройденного пути/отклонения или, соответственно, ускорение исполнительного элемента 12, 13, которое распространяется от нулевой точки до амплитуды A1, A2. Как можно видеть из второго интервала T времени, величина нарастания отклонения до амплитуды A2 или, соответственно, -A2 является наибольшей, когда осуществляется обратное движение к нулевой линии при более низком по величине нарастании или, соответственно, более низком по величине ускорении.
номин
Z1
B1
B2
крит.
Z2
По другому варианту осуществления профиля движения в соответствии с фиг.9 активирование исполнительного элемента 12, 13 осуществляется применительно к темперируемому продукту 1, который находится в охлажденном, однако не замороженном состоянии. Темперируемый продукт 1 может быть выполнен в виде химической добавки. При этом темперируемый продукт 1 может в начале процесса темперирования находиться в жидком или вязкотекучем состоянии. Темперируемый продукт 1 должен подогреваться до номинальной температуры T. Для этого в первом интервале T' времени, который начинается в момент t времени и заканчивается в момент t времени, исполнительный элемент в качестве примера периодически движется с первой частотой, первой амплитудой, а также первым по величине нарастанием (ускорением) до максимального отклонения A1', -A1'. Изменение движения исполнительного элемента 12, 13 осуществляется при достижении критической температуры T, при которой темперируемый продукт 1 склоняется к нежелательному вспениванию. В начинающемся при этом втором интервале T' времени осуществляется движение исполнительного элемента 12, 13 с такой же амплитудой A1', -A1', однако с более низкой частотой, а также более низким ускорением или, соответственно, более низким по величине нарастанием до максимального отклонения A1', -A1'.
Как можно видеть из фиг.10, изображенные для примера на фиг.6 исполнительные элементы 12, 13 могут быть расположены попарно рядом друг с другом на заданном расстоянии друг от друга внутри камеры 5 темперирования, см. слева внизу на фиг.10. Альтернативно в камере 5 темперирования может быть также расположен один единственный исполнительный элемент 50, который имеет прямоугольные стержни 19 с проходящими симметрично относительно оси S поворота краевыми стержнями 19'. Краевые стержни 19' проходят предпочтительно сплошь и прямолинейно по всей длине исполнительного элемента 50.
По одному из альтернативных вариантов осуществления исполнительный элемент может также иметь круглые стержни 51 (круглый гребной участок), см. фиг.10 в середине внизу, или эллиптические стержни 52 (эллиптический гребной участок), см. фиг.10 вверху в середине.
По другому варианту осуществления может быть предусмотрен исполнительный элемент 53, который имеет ромбовидный гребной участок 54, см. фиг.10 вверху справа.
По другому варианту осуществления может быть предусмотрен исполнительный элемент 55, который имеет гребные участки 56, расположенные асимметрично относительно оси S поворота.
Таким образом, в зависимости от размера темперируемого продукта 1, могут применяться выполненные в различной форме исполнительные элементы 12, 13, 50, 51, 53, 55.
Разумеется, что вышеназванные признаки могут находить применение каждый в отдельности или по несколько в любой комбинации. Описанные примеры осуществления не должны пониматься как окончательное перечисление, а напротив, носят примерный характер для изложения изобретения.
СПИСОК ССЫЛОЧНЫХ ОБОЗНАЧЕНИЙ
1 Темперируемый продукт
2 Корпус
3 Крышка
4 Базовая камера
5 Камера темперирования
6 Элементы обслуживания
7 Блок индикации
8 Дно
9 1-й нагревательный элемент
10 Нагревательный модуль
11 Верхняя сторона
12 1-й исполнительный элемент
13 2-й исполнительный элемент
14 2-й нагревательный элемент
15, 15' Стороны темперируемого продукта
16 Узкие стороны
17 Нижняя сторона
18 Гребные участки
19, 19', 19'' Стержни/краевые стержни
20 Соединительный стержень
21 T-образная часть
22 Гнездо
23 Полый цилиндр
24 Боковая стенка
25 Задняя стенка
26 Передняя стенка
27, 27' 1-я половина/2-я половина гребного участка
28, 28' 1-я половина/2-я половина гребного участка
29 Замороженная сердцевина
30 Жидкость
31 Исходное положение
32 Отверстие
40, 40', 40'' Широкие участки
41 Узкие участки
44, 44' 1-я половина/2-я половина широкого участка
S Ось поворота
a Расстояние
MAX
φ Максимальный положительный угол установки
MAX
-φ Максимальный отрицательный угол установки
QT Поперечная средняя плоскость
φ Положительный угол
-φ Отрицательный угол
D
D11
D22
F, F, F Сила давления
D21
D12
F, F Сила давления
A Плоскость исходного положения
I Ток двигателя
T
L Продольная средняя плоскость
T
b Половинная ширина
T/2 Полупериод
MAX
MAX
S, -S Максимальное отклонение
d1, d2 Расстояние
d2/2 Половина расстояния
g1, g2 Расстояние
X1 Ось симметрии
Δt1, Δt2, Δt3 Продолжительность
1/T Частота
t1-t4 Момент времени
номин.
T Номинальная температура
A1
A4
t-t Моменты времени
A1, -A1, A1', -A1' Отклонение/амплитуда
Z1
Z1
T, T' 1-й интервал времени
A2, -A2 Отклонение/амплитуда
Z2
Z2
T, T' 2-й интервал времени
B1
B2
t, t Момент времени
крит.
T Критическая температура
50 Исполнительный элемент, большое исполнение
51 Исполнительный элемент, круглый
52 Исполнительный элемент, эллиптический
53 Исполнительный элемент, ромбовидный
54 Гребной участок, ромбовидный
55 Исполнительный элемент, асимметричный
56 Гребной участок, асимметричный
D
T Интервал времени/продолжительность времени