Мясорубка-волчок и её экспериментальный образец

(51) 02 18/30 (2010.01) 22 17/00 (2010.01) КОМИТЕТ ПО ПРАВАМ ИНТЕЛЛЕКТУАЛЬНОЙ СОБСТВЕННОСТИ МИНИСТЕРСТВА ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ направляющими канавками, расположенными вдоль оси винтовой линии шнека, при этом корпус с верхней стороны имеет загрузочное отверстие, над которым вертикально расположен бункер. Здесь внутри корпуса соосно установлен однозаходный шнек, шаг которого уменьшается в сторону разгрузки. С целью самозатачивания ножей ведомый шкив выполнен составным, где между ступицей и ободом установлен крестообразный резиновый упругий элемент в замкнутом пространстве, при этом для регулирования угла закручивания диск ступицы имеет криволинейные пазы различной длины. В экспериментальном образце мясорубки волчка с прерывистым резанием мяса, между выносной опорой приводного вала и корпусом установлен бесконтактный измеритель крутящего момента,состоящий из тензорезисторов,соединенных по мостовой дифференциальной схеме с вращающимися катушками. Приемная решетка выполнена с серповидными отверстиями, а лезвия ножей установлены под углом 10-15 относительно перпендикуляра проходящего через ось вращения.(72) Темиртасов Омар Темиртасович Еренгалиев Амангельды Тюменбаев Хатамула Иманбазарович Темиртасов Диас Куанышевич(73) Республиканское государственное казенное предприятие Семипалатинский государственный университет им. Шакарима Министерства образования и науки Республики Казахстан(57) Изобретение относится к оборудованию для измельчения пищевых продуктов, в частности, к машинам с прерывистым резанием мясопродуктов. Мясорубка - волчок с прерывистым резанием мяса, содержащий два ножа, насаженных на вал шнека,расположенных между приемной,промежуточной и выходной решетками. Причем отверстие приемной решетки служит опорой для вала шнека. Поверх последней решетки установлено упорное кольцо,размещенное внутри цилиндрического корпуса и прижатое нажимной гайкой. Сам корпус внутри снабжен Предлагаемое изобретение относится к оборудованию для измельчения пищевых продуктов, в частности, к машинам с прерывистым резанием мясопродуктов. Известное устройство для измельчения мяса Патент РФ 2187367 С 1 опубл. 20.08.2002,прототип 1570767 А 1, 15.06.1990, аналоги 1213385 А, 24.03.1966.1340087 А, 05.12.1973.4003521 А, 18.06.1977.719587 А, 05.03.1980.2605902 А 1, 06.05.1988.1570767 А 1, 15.06.1990.94033301 А 1, 10.01.1996.2053853 С 1,10.02.1996.5791570 А, 11.08.1998. содержит корпус с подающим шнеком и режущим механизмом, выполненным в виде укрепленных на шнеке многолезвийных ножей, установленных в корпусе, и чередующихся с ними решеток,поджатых посредством трубчатой насадки. При этом в корпусе установлены две диаметрально разнесенные шпонки, промежуточная и выходная решетки выполнены с меньшим наружным диаметром, чем приемная, и центральным отверстием овальной формы, в котором размещена с возможностью вращения вместе со шнеком цилиндрическая вставка, эксцентрично насаженная и закрепленная на хвостовике шнека, все три решетки имеют по два шпоночных паза. Недостаток данного устройства заключается в том, что относительное положение решеток в возвратно-поступательном движении во время вращении вала шнека остается неизменным. Это приводит к неравномерному износу режущего механизма. Главным недостатком является то, что при наматывании жилок мяса на вал через овальное центральное отверстие проходит не измельченное мясо. Известная машина для измельчения мясопродуктов МИМ - 105 Былинская Н.А.,Леенсон Г.Х. Механическое оборудование предприятий общественного питания и торговли. М. Экономика, 1980. стр.124-131. Аналоги МИМ 82, МИМ - 82 М, МИМ - 105 М. содержит набор ножевых решеток,полый,горизонтальный,цилиндрический корпус, внутренняя поверхность которого снабжена глубокими винтовыми каналами расположенными вдоль оси, а сам корпус с верхней стороны снабжен загрузочным отверстием, над которым вертикально расположен бункер, а с другой торцевой стороны - наружной резьбой, при этом внутри полого цилиндрического корпуса,соосно с ним установлен однозаходный шнек шаг которого уменьшается в сторону разгрузки и со стороны бункера шнек соединен с электромеханическим приводом для его вращения,состоящего из электродвигателя, ременной передачи и одноступенчатого косозубого цилиндрического редуктора, а с другой стороны внутри полого цилиндрического корпуса неподвижно установлена приемная решетка, отверстие которой служит опорой вала шнека, причем на валу шнека закреплены два крестовидных вращающихся ножей,а в полости корпуса поочередно между ножами закреплены неподвижные ножевые решетки и в конце с помощью упорного кольца все элементы режущего механизма прижимаются между собой нажимной гайкой. Недостатком машин для измельчения мяса являются малый срок службы режущего механизма из-за отсутствия процесса самозатачивания, в результате забивания жилками пространства между решетками, повышение энергозатрат и снижения качества измельчаемого сырья. Известный угловой волчок австрийской фирмыРуководство по эксплуатации. Угловой волчок 1601 . Номер машины 12536. - М. ООО Шаллер-Москва, 2007. - с.128 имеет режущий механизм, состоящий из приемной решетки с серповидными отверстиями и втулкой,крестообразного ножа, решетки с отверстиями 13 мм, второго ножа и второй решетки с диаметрами отверстия 3 мм. При необходимости устанавливают вторые решетки с диаметром отверстия 5 мм, 8 мм. Преимущество данного механизма заключается в том, что обеспечивается серповидное резание мясного сырья. Это способствует улучшению качества исходного продукта. Недостатком данного механизма является то, что происходит износ ножей из - за отсутствия самозатачивания в процессе работы. Наиболее близким по технической сущности и взятым за прототип является мясорубка - волчок с прерывистым резанием мяса Патент РФ 2070093 1 В 02 С 18/30, А 22 С 17/00 опубл. 10.12.1996,содержащий два ножа, насаженных на вал шнека,расположенных между приемной промежуточной и выходной решетками, причем отверстие приемной решетки служит опорой для вала шнека. Поверх последней решетки устанавливается упорное кольцо, размещенное внутри цилиндрического корпуса, прижатое нажимной гайкой, а сам корпус снабжен внутренними направляющими канавками,расположенными вдоль оси винтовой линии шнека,при этом корпус с верхней стороны имеет загрузочное отверстие, над которым вертикально расположен бункер, а с другой торцевой стороны цилиндрический полый корпус имеет наружную резьбу, внутри которого соосно с ним установлен однозаходный шнек, шаг которого уменьшается в сторону разгрузки и со стороны бункера соединенного с электромеханическим приводом,состоящим из электродвигателя, вал которого соединен через телескопическую муфту с валом червяка, имеющим плавающие опоры в осевом направлении, при этом скользящая обойма одной из опор уперта пружиной внутри стакана, а вал колеса червячного редуктора жестко соединен со шнеком. Недостаток данной мясорубки с прерывистым резанием мясопродуктов заключается в том, что затруднена регулировка относительного положения червячной пары, быстрый износ и заедание зубьев колеса, в результате снижения надежности и долговечности. Главное не учтено влияние скачкообразного изменения давления между решетками и ножами в процессе измельчения продукта. В связи с этим, поставлена задача, разработать мясорубку самозатачивающимися ножами,позволяющую улучшить процесс резания, снизить технологические потери,увеличить производительность и срок службы режущего органа, после перешлифовки по передним граням,исключив хрупкое разрушение лезвий ножей. Техническим результатом изобретения является обеспечение самозатачивания ножей за счет пульсирующего вращательного движения при увеличении силы резания и бокового давления на решетки. Это достигается тем, что при применении шарикового упорного подшипника пульсация нагрузки в осевом направлении обеспечивается за счет разноразмерности тел качения, а также при использовании в приводе ременной передачи с установкой крестообразного упругого элемента в замкнутом пространстве ведомого составного шкива с регулируемым криволинейным пазом. При этом,максимальный эффект самозатачивания крестообразных ножей обеспечивается при серповидном расположении отверстий приемной решетки и наклонном расположении лезвий ножей относительно перпендикуляра проходящей через ось вращения. Изобретение поясняется чертежами На фиг.1 изображена мясорубка - волчок в разрезе на фиг.2 показан вид с боку мясорубки - волчка на фиг.3 показан разрез муфты по середине на фиг.4 показана муфта в разрезе В-В на фиг.5 изображен разрез муфты по С-С на фиг.6 показан ведомый шкив в разрезе по А-А на фиг.7 изображена приемная решетка с серповидными отверстиями на фиг.8 показан разрез приемной решетки по оси симметрии на фиг.9 изображен общий вид ножа на фиг. 10 показан разрез лезвий ножа по Г-Г на фиг. 11 показан разрез общего вида экспериментальной установки на фиг. 12 показана принципиальная схема измерителя крутящего момента. Мясорубка - волчок, изображенный на фиг. 1 и 2 является уменьшенным чертежом, содержит два ножа 1 насаженные на вал 2 шнека 3, расположенные между приемной 4, промежуточной 5 и выходной 6 решетками. Поверх последней устанавливается упорное кольцо 7, прижатое нажимной гайкой 8, а сама гильза 9 снабжена направляющими канавками 10, расположенными вдоль оси винтовой линии шнека 3. При этом гильза размещена внутри корпуса 11, и фиксируется штифтом 12 так, чтобы ее отверстие совпадало с загрузочным отверстием корпуса 11, над которым вертикально расположен бункер 13. Внутри полого цилиндра гильзы 9, соосно с ним установлен однозаходный шнек 3, шаг которого уменьшается в сторону разгрузки. Вал 2 шнека 3 со стороны бункера установлен внутри втулки 14 и запрессован в нее приводным валом 15. Втулка в свою очередь опирается на радиальные шариковые подшипники 16, при этом осевая нагрузка от шнека воспринимается шариковым упорным подшипником 17. Шариковые радиальные подшипники 16 размещены внутри корпуса 11. Корпус 11 в свою очередь крепится к станине 18. На выходной конец вала 15 насажен составной шкив 19, удерживаемый концевой шайбой 20 и болтом 21. Ведомый шкив 19 с помощью поликлинового ремня 22 соединен ведущим шкивом 23, размещенным на валу электродвигателя 24. Натяжение ременной передачи осуществляется с помощью натяжной рамы 25. На фиг. 3 4 5 и 6 в разрезе ведомого составного шкива 19 показан обод 26, имеющий два кулачка 27,в которых размещается с пазами резиновый упругий элемент 28. Ступица 29 составного шкива также имеет два кулачка 30 устанавливаемые в пазы упругого элемента, перпендикулярной плоскости относительно оси симметрии кулачков 27. В сборе обод 26 и диск ступицы 29 удерживается опорным диском 31, прикрепленный к венцу 26 с помощью пружинной шайбы 32 и винтов 33. Диск ступицы 29 имеет четыре окружных паза 34, допускающий угол поворота 130, и четыре дополнительных окружных паза 35, допускающий угол поворота 220, а также четыре отверстия без паза. На фиг. 11 показана экспериментальная установка на базе промышленного мясорубки волчка отличающегося наличием выносной опоры поликлиновой передачи и измерителем крутящего момента. Приводной вал шкива посажен на втулку 14 с помощью штифта 36. Устройство самой экспериментальной установки состоит, из деталей мясорубки - волчка показанной на фиг. 1 и 2. Выносная опора состоит из крышки 37, радиальносферического подшипника 38, насаженного на сквозной вал 15 и основания 39, стягиваемого с крышкой 37 болтами 21 и шайбой 20. Устройство измерителя крутящего момента показанного на фиг. 12 состоит из тензорезисторов 40, 41, 42, 43 соединенных по мостовой схеме, из левой 44 и правой 45 подвижной вращающейся катушки, а также левой 46 и правой 47 неподвижной катушки. Концы проводов жз неподвижной правой катушки соединяются с источником питания 48, а концы проводов неподвижной левой катушки аб подсоединяются к регистрирующему прибору. Тензорезисторы 40 и 41 наклеены с правой стороны вала, а тензорезисторы 42 и 43 наклеены с левой стороны по ходу движения к ведомому шкиву. Соединенные тензорезисторы 40 и 41 образуют точку в соединяющуюся с точкой контакта и правой подвижной катушки. Соединенные тензорезисторы 42 и 43 образуют точку д соединяющуюся с точкой контакта к правой подвижной катушки. Соединенные тензорезисторы 40 и 43 образуют точку е соединяющуюся с точкой контакта л левой подвижной катушки. Соединенные тензорезисторы 41 и 42 образуют точку г соединяющуюся с точкой контакта м левой подвижной катушки. Выносная опора и корпус мясорубки 11 крепятся к станине мясорубки с помощью винта 49 и пружинной шайбы 50. Измеритель крутящего момента работает следующим образом. Питание 48 через наружную катушку 47 подается к внутренней катушке 41,соединенной к тензометрическому мосту по дифференциальной схеме. При деформации вала происходит разбалансировка моста за счет 3 изменения омического сопротивления тензорезисторов 40 41 42 43, что изменяет величину тока и напряжения воспринимаемой катушки 44, соединенной по дифференциальной схеме и передаваемой катушке 46, соединенного с регистрирующим прибором,состоящего из аналогового цифрового преобразователя и компьютера со специальной программой. Компьютер сравнивает осциллограмму действительного момента с образцовым и при износе режущего механизма более допустимого предела отключает электродвигатель привода. Осциллограмма крутящего момента позволяет оценить динамический и технологический процессы, происходящие при измельчении. По величине крутящего момента устанавливается качество измельчения и притупление режущего инструмента в зависимости от материала,термообработки и геометрических параметров. Мясорубка - волчок для прерывистого резания мясопродуктов работает следующим образом. Вращение от электродвигателя через ременную передачу передается к выходному валу, а затем шнеку мясорубки - волчка, вместе с которым вращаются и двухсторонние ножи. Продукт, предварительно нарезанный с размерами не более диаметра загрузочного отверстия из бункера, подается в рабочую камеру, где захватывается витками шнека и транспортируется им вдоль камеры к режущим инструментам. Продукт продвигается вдоль рабочего цилиндра, уплотняется благодаря постепенному уменьшению шага витков шнека и поступает к режущему механизму в виде сплошной плотной массы. Угол закручивания обода составного шкива при номинальном моменте доходит до 15 градусов, и до 25 градусов при максимальной силе резания мясного сырья, при твердости резины менее 75 по Шору. Предусмотрен второй вариант с углом закручивания до 10 градусов, при номинальном моменте до 20 градусов, максимальном моменте и твердости более 75 единиц. Таким образом, разница угла закручивания между максимальным и номинальным моментом обеспечивает возвратно вращательное пульсирующее движение. В результате прерывистое пульсирующее вращение ножа под действием силы сжатия за счет разноразмерности тел качения упорного шарикоподшипника и крестообразного резинового элемента в замкнутом пространстве приводит к его самозатачиванию и продолжению процесса измельчения мясопродукта. При необходимости закрепления диска ступицы 29 без паза к ободу 26 шкива позволяет использовать как обычный цельный шкив. Мясорубка - волчок для промышленности и его экспериментальный образец для исследования представляют законченное техническое решение,имеют при их использовании одинаковый технический результат и служат для решения одной и той же задачи. ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ 1. Мясорубка - волчок с прерывистым резанием мяса, содержит два ножа, насаженные на вал шнека,расположенные между приемной, промежуточной и выходной решетками, причем отверстие приемной решетки служит опорой для вала шнека поверх последней решетки устанавливается упорное кольцо, размещенное внутри цилиндрического корпуса, прижатое нажимной гайкой, а сам корпус снабжен внутренними направляющими канавками,расположенными вдоль оси винтовой линии шнека,при этом корпус с верхней стороны имеет загрузочное отверстие, над которым вертикально расположен бункер, а с другой торцевой стороны цилиндрический полый корпус имеет наружную резьбу, внутри которого соосно с ним установлен однозаходный шнек, шаг которого уменьшается в сторону разгрузки и со стороны бункера соединенного с электромеханическим приводом,содержащим упругий элемент, отличающийся тем,что с целью самозатачивания ножей ведомый шкив выполнен составным, где между ступицей и ободом установлен крестообразный резиновый упругий элемент в замкнутом пространстве, при этом диск ступицы имеет криволинейные пазы различной длины. 2. Экспериментальный образец мясорубки волчка с прерывистым резанием мяса, содержит два ножа, насаженные на вал шнека, расположенные между приемной, промежуточной и выходной решетками, причем отверстие приемной решетки служит опорой для вала шнека поверх последней решетки устанавливается упорное кольцо,размещенное внутри цилиндрического корпуса,прижатое нажимной гайкой, а сам корпус снабжен внутренними направляющими канавками,расположенными вдоль оси винтовой линии шнека,при этом корпус с верхней стороны имеет загрузочное отверстие, над которым вертикально расположен бункер, а с другой торцевой стороны цилиндрический полый корпус имеет наружную резьбу, внутри которого соосно с ним установлен однозаходный шнек, шаг которого уменьшается в сторону разгрузки и со стороны бункера соединенного с электромеханическим приводом,содержащим упругий элемент, отличающийся тем,что между выносной опорой приводного вала и корпусом установлен бесконтактный измеритель крутящего момента, состоящий из тензорезисторов,соединенных по мостовой дифференциальной схеме с вращающимися катушками. 3. Мясорубка - волчок с прерывистым резанием мяса по п.1 и 2 отличающийся тем, что приемная решетка выполнена с серповидными отверстиями, а лезвия ножей установлены под углом 10-15 относительно перпендикуляра проходящего через ось вращения.