РЕШЕТКА К ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЮ МЯСО-КОСТНОГО СЫРЬЯ Российский патент 1995 года по МПК B02C18/36 

Изобретение относится к конструктивным элементам устройств для измельчения мясо-костного сырья и может быть применено в пищевой и других отраслях промышленности.

Известна решетка к измельчителю мясо-костного сырья, выполненная в виде диска с центральным гнездом для его крепления и отверстиями, расположенными по концентрическим рядам в радиальных пазах, имеющих в поперечном сечении форму прямоугольного треугольника, при этом прямой угол образован у рабочей поверхности диска, а гипотенуза наклона к вертикали под углом 45-60^о, причем диаметр отверстий, расположенных в каждом пазу, равен ширине паза (см. а.с. СССР N 1292831, кл. В 02 С 18/30, 1987).

Однако в известной конструкции решетки геометрические параметры перфорации не связаны с размерами центрального гнезда и диска определенными соотношениями, что не позволяет получить одинаковую пропускную способность диска по всей площади рабочей поверхности и тем самым, эффективно использовать всю площадь рабочей поверхности решетки и как следствие, снижение производительности и ухудшение качества измельчения.

Известна решетка к измельчителю мясо-костного сырья, выполненная в виде диска постоянной толщины с плоской рабочей перфорированной поверхностью с центральным посадочным отверстием и с круглыми отверстиями перфорации, расположенными рядами по концентрическим окружностям (см. а. с. СССР N 1516141, кл. В 02 С 18/30, 1986.

Недостатком является то, что в данном устройстве не даны конкретные соотношения между параметрами перфорации, посадочного центрального отверстия и наружного размера диска. А это не позволяет получить одинаковую пропускную способность по всей площади рабочей поверхности диска, что и обусловливает невысокую эффективность работы.

Кроме того, не указано минимальное количество круглых отверстий в первом, считая от оси диска, ряду и не конкретизирован характер расположения круглых отверстий в смежных рядах.

Техническая задача повышение эффективности работы.

Поставленная задача достигается тем, что в решетке к измельчителю мясо-костного сырья, выполненной в виде диска постоянной толщины с плоской рабочей перфорированной поверхностью, с центральным посадочным отверстием и с круглыми отверстиями перфорации, расположенными рядами по концентрическим окружностям, согласно изобретению, рабочая поверхность диска условно разделена на концентрические кольца, радиусы которых определяются по формуле
R_n=(1,272)ⁿ ˙R_o, n=1,2,3,4. (1) где n порядковый номер условного кольца,
R_o радиус центрального посадочного отверстия,
R_n наружный радиус условного кольца, круглые отверстия перфорации расположены на центральных радиусах условных колец и их количество в каждом ряду определяется по формуле
Z_n+1= [(1,618) ˙Z_n] n=1,2,3,4, (2) где Z_n квадратные скобки обозначают целую часть числа, количество круглых отверстий перфорации на n-ом условном кольце, при этом наружный радиус диска решетки равен наружному радиусу последнего, считая от оси диска, условного кольца.

Кроме того, количество круглых отверстий перфорации в первом, считая от оси диска, условном кольце равно одному из чисел Фибоначчи, начиная с числа 5 или 8 или 13, или 21, или 34, и т.д.

Кроме того, круглые отверстия перфорации в смежных условных кольцах расположены в шахматном порядке.

Условное разделение рабочей поверхности диска решетки на концентрические кольца, определение их радиусов по формуле (1), размещение круглых отверстий перфорации на центральных радиусах условных колец, определение количества круглых отверстий в каждом ряду условного кольца по формуле (2) при равенстве наружного радиуса диска решетки наружному радиусу последнего, считая от оси диска, условного кольца, позволяют получить одинаковую пропускную способность каждого условного кольца по всей площади рабочей поверхности, что стабилизирует движение рабочего тела через решетку и повышает тем самым производительность и качество измельчения, а следовательно, эффективность работы устройства.

Если R_n≠(1,272)ⁿ ˙R_o при соблюдении всех остальных отличительных признаков, то в этом случае пропускная способность условных колец будет разная по всей площади рабочей поверхности диска, что дестабилизирует движение рабочего тела через решетку, создает дополнительное его перемещение в радиальном направлении, сжатие, мятие, вытекание сока и как следствие, уменьшение производительности и ухудшение качества измельчения, а следовательно, и снижение эффективности работы устройства.

Если круглые отверстия перфорации расположены не на центральных радиусах условных колец при соблюдении всех остальных отличительных признаков, то нарушится равномерное распределение массы продукта на единицу площади рабочей поверхности условного кольца и, как следствие, снижение эффективности работы устройства.

Если Z_n+1≠(1,618) ˙Z_n при соблюдении всех остальных отличительных признаков, то в этом случае пропускная способность условных колец будет неодинаковая по всей площади рабочей поверхности диска, что также отрицательно скажется на эффективность работы устройства.

Если наружный радиус диска решетки не равен наружному радиусу последнего, считая от оси диска, условного кольца, при соблюдении всех остальных отличительных признаков, то в этом случае пропускная способность последнего условного кольца будет отличаться от остальной площади рабочей поверхности, что также приведет к снижению эффективности работы устройства.

Таким образом, только соблюдение всех отличительных признаков позволяет стабилизировать движение мясо-костного сырья через решетку и повысить тем самым, эффективность работы устройства.

Выбор количества круглых отверстий в первом от оси диска условном кольце в соответствии с рядом чисел Фибоначчи облегчает методику расчета параметров перфорации и унификацию решеток.

Принимать Z₁<5 нецелесообразно по технологическим соображениям, тем более, что принцип золотой пропорции начинает реализоваться достаточно точно в уравнении (2) с пятого числа ряда Фибоначчи, т.е. с числа 5.

Расположение круглых отверстий перфорации в смежных условных кольцах в шахматном порядке позволяет наиболее полно и равномерно использовать площадь рабочей поверхности диска решетки.

На чертеже показана решетка к измельчителю мясо-костного сырья, вид со стороны движения продукта.

Решетка к измельчителю мясо-костного сырья выполнена в виде диска 1 постоянной толщины с плоской рабочей перфорированной поверхностью, с центральным посадочным отверстием 2 и круглыми отверстиями 3, расположенными рядами по концентрическим окружностям.

Рабочая поверхность диска 1 решетки условно разбита на концентрические кольца 4, на центральных радиусах R_n^ц которых расположены круглые отверстия 3.

На торцевой поверхности диска 1 выполнен шпоночный паз 5.

Наружный радиус R_н диска 1 равен наружному радиусу последнего, считая от оси диска 1, условного кольца 4.

Радиусы концентрических условных колец 4 определяются по формуле
R_n=(1,272)ⁿ ˙R_o, n=1,2,3,4. где n порядковый номер условного кольца,
R_o радиус центрального посадочного отверстия 2,
R_n наружный радиус n-го условного кольца.

Количество отверстий 3 в каждом ряду определяется по формуле
Z_n+1= [(1,618) ˙Z_n] n=1,2,3,4. где квадратные скобки обозначают целую часть числа,
Z_n количество круглых отверстий перфорации на n-ом условном кольце.

Количество круглых отверстий перфорации в первом, считая от оси диска 1, условно кольце равно одному из чисел ряда Фибоначчи, начиная с числа 5 или 8, или 13, или 21, или 34 и т.д.

Круглые отверстия 3 перфорации в смежных условных кольцах расположены в шахматном порядке.

d_o диаметр круглых отверстий 3. Шпоночным пазом 5 решетка фиксируется в корпусе мясорубки.

Выполнение условия R_n= (1,272)ⁿR_o обеспечивает пропорциональное увеличение площади рабочей поверхности диска 1 решетки по мере увеличения радиуса расположения круглых отверстий 3. Выполнение условия, при котором
Z_n+1= [(1,618) ˙Z_n] обеспечивает пропорциональное увеличение живого сечения рабочей поверхности диска 1 по мере увеличения радиуса расположения круглых отверстий 3 на центральных радиусах R_n^ц условных колец 4.

Совмещение наружного радиуса диска 1 с наружным радиусом последнего, считая от оси диска 1, условным кольцом 4 позволяет исключить нежелательный избыток или недостаток площади рабочей поверхности на периферийной части диска 1.

Расположение круглых отверстий 3 на центральных радиусах R_n^цкаждого условного кольца 4 создает идентичные условия для прохождения продукта по всей площади рабочей поверхности диска 1 решетки, для его дополнительной стабилизации.

Шахматное расположение круглых отверстий 3 в смежных условных кольцах 4 позволяет наиболее полно и равномерно использовать площадь рабочей поверхности диска 1 решетки.

Использование чисел Фибоначчи, начиная с его пятого числа, т.е. с числа 5 или 8, или 13, или 21, или 34, т.е. позволяет значительно упростить расчет параметров перфорации ножевых решеток и унифицировать последние.

Таким образом, в результате соблюдения всех отличительных признаков имеет место одинаковое значение пропускной способности решетки и одновременное выравнивание давления мясо-костного сырья по всей площади рабочей поверхности диска. А это гарантирует более качественное измельчение сырья, снижение при этом потерь клеточного сока, уменьшение смятия волокон и усилий резания, увеличение производительности, и следовательно, повышение эффективности работы устройства.

Для подтверждения вышеизложенного приведем конкретные примеры, при этом будем исходить из того, что в серийно выпускаемых решетках количество круглых отверстий изменяется от 9 до 800 и более, диаметр этих отверстий может находиться в пределах от 3 до 30 мм, наружный диаметр диска решеток может изменяться от 60 до 300 мм, а диаметр посадочного центрального отверстия может изменяться от 20 до 50 мм.

П р и м е р 1. Начальные условия:
D_o диаметр центрального посадочного отверстия; D_o=50 мм (R_o=25 мм)
d_o диаметр круглых отверстий, d_o=4 мм,
Z₁ количество отверстий в первом от оси диска условном кольце, Z₁=13.

Рабочую поверхность диска решетки условно делим на четыре кольца, т.е. n= 4. Наружный диаметр диска решетки равен наружному диаметру последнего кольца, т.е. D_н=D₄ или R_е=R₄.

1. Определяем наружные радиусы условных колец.

R₁=(1,272)˙ R_o=1,272 ˙25,0=31,80 мм
R₂=(1,272)²˙ R_o=40,45 мм
R₃=(1,272)³ ˙R_o=51,45 мм
R₄=(1,272)⁴ ˙R_o=65,44 мм
R_н=R₄=65,44 мм
2. Определяем количество отверстий, расположенных рядами на центральных радиусах условных колец.

Z₁=13; Z₂=[(1,618) ˙Z₁]21
Z₃=[1,618 ˙Z₂]34
Z₄=[1,618 ˙Z₃]55
3. Определяем пропускную способность каждого условного кольца
K₁= 0,1346
K₂= 0,1344
K₃= 0,1345
K₄= 0,1345
Из расчетов следует, что K₁=K₂=K₃=K₄, т.е. пропускная способность всех условных колец одинаковая, так как увеличение площади живого сечения пропорционально увеличению общей площади рабочей поверхности диска решетки по мере увеличения радиуса расположения круглых отверстий.

Отсюда следует, что и скорости движения отдельных слоев сырья через решетку одинаковые. Следовательно движение потока сырья стабилизируется по всей площади решетки и как следствие имеет место увеличение производительности и улучшение качества измельчения. Таким образом, эффективность работы такого устройства в целом повышается.

П р и м е р 2. Принимаем Z₁=21. Все остальные исходные данные остаются без изменений.

Тогда Z₁=21 K₁=0,21778
Z₂=34 K₂=0,21745
Z₃=55 K₃=0,21762
Z₄=89 K₄=0,21762 что и требовалось доказать.

Однако нетрудно видеть, что если мы нарушим хотя бы один из отличительных признаков, то пропускная способность условных колец будет разная и эффективность работы решетки резко ухудшится.

Покажем это на примере.

П р и м е р 3. Принимаем, что Z₁=13, но Z_n+1≠[(1,618) ˙Z_n] при соблюдении всех остальных отличительных признаков. Принимаем Z_n+1=1,5Z_n.

Тогда Z₁=13, Z₂=20, Z₃=30, Z₄=45.

K₁= 0,13460
K₂= 0,12800
K₃= 0,11870
K₄= 0,11007 Из расчетов следует, что K₁≠K₂≠K₃≠K₄, т.е. пропускная способность условных колец неодинаковая по мере увеличения радиуса расположения круглых отверстий. Это дестабилизирует искусственно движение потока сырья и снижает, тем самым, эффективность работы устройства.

Аналогичная картина имеет место при R_n≠(1,272)ⁿ ˙R_o и при R_н≠R₄ а также, если отверстия будут располагаться не на центральных радиусах условных колец и при нешахтном их расположении в смежных рядах.

В заключение отметим, что ряд чисел Фибоначчи имеет вид: 1,2,3,5,8,13,21,34,55,89,144,233,377,610 и т.д. При этом, начиная с пятого числа, т.е. с числа 5
m ≃ 1,618 Ф (см. Воробьев Н.Н. Числа Фибоначчи. М. Наука, 1969-112 с. ) Заметим, что 1,272 Вместе с тем числа Фибоначчи, их свойства и принцип золотой пропорции (золотого сечения) являются научной основой теории предпочтительных чисел. Существующий международный стандарт, например, фирмы Гастро-норм и отечественный ГОСТ-8032-56 устанавливают четыре ряда предпочтительных чисел: R 5; R 10; R 20; R 40, при этом знаменатель их геометрической прогрессии а_n=10, где n=5, 10, 20 и 40. Тогда
q₁=1,60 при n=5 (см. например, Харламов С.В.

q₂= 1,25 при n=10 Конструирование технологических q₃=1,12 при n=20 машин пищевых производств. Л.

q₄=1606 при n=40 Машиностроение, 1979-224с.)
С другой стороны, значение золотой пропорции, вытекающее из свойств чисел Фибоначчи
Ф 1,618 1,127
1,272 1,062
Таким образом, использование формул (1) (2) коэффициентов пропорциональности 1,618q₁ и 1,272= q₂ позволяет рассчитывать параметры перфорации ножевых решеток на основе двух первых рядов предпочтительных чисел R5 и R10, т. е. на основе действующих международных стандартов и в этом случае достигается наибольший экономический выигрыш, повышение эффективности работы путем стабилизации движения измельчаемого сырья через решетку по всей площади ее рабочей поверхности независимо от месторасположения отверстий перфорации.

Предлагаемая решетка применяется в мясорубках и волчках для мелкого или среднего измельчения сырья в комплекте режущего инструмента, состоящего например, из набора двух вращающихся ножей и двух ножевых решеток с разными диаметрами круглых отверстий и разным их количеством.

Технико-экономический эффект проявляется в повышении производительности, улучшении качества измельчения и унификации.

Использование: устройства для измельчения мясо-костного сырья, пищевая промышленность. Сущность изобретения: решетка выполнена в виде диска 1 постоянной величены с плоской перфорированной рабочей поверхностью, с центральным посадочным отверстием 2 и с круглыми отверстиями 3 перфорации. Рабочая поверхность диска 1 условно разделена на концентрические кольца 4. Круглые отверсия 2 расположены на центральных радиусах колец 4, при этом радиусы колец 4 определяются через радиус центрального отверстия 2. Количество круглых отверстий 2 в смежных условных кольцах 4 находятся в определенной взаимосвязи межжу собой, а наружный радиус диска 1 равен наружному радиусу последнего, считая от оси диска 1 условного кольца 4. Это позволяет получить одинаковую пропускную способность условных колец 4 по всей рабочей площади поверхности диска 1, что стабилизирует движение сырья, предотвращает его нежелательные смятие и потерю сока, улучшает качество измельчения, повышает производительность и, следовательно, эффективность работы устройства. 1 з. п. ф-лы, 1 ил.

1. РЕШЕТКА К ИЗМЕЛЬЧИТЕЛЮ МЯСО-КОСТНОГО СЫРЬЯ, выполненная в виде диска постоянной величины с плоской рабочей перфорированной поверхностью, с центральным посадочным отверстием и с круглыми отверстиями перфорации, расположенными рядами по кнцентрическим окружностям, отличающаяся тем, что рабочая поверхность диска условно разделена на концентрические кольца, радиусы которых
R_n 1,272ⁿ · R₀,
где n порядковый номер условного кольца;
R₀ радиус центрального посадочного отверстия;
R_n наружный радиус n-го условного кольца,
круглые отверстия перфорации расположены на центральных радиусах условных колец и их количество в каждом ряду определяется по формуле
Z_n+1=[1,618·Z_n],
где квадратные скобки обозначают целую часть числа;
Z_n количество круглых отверстий перфорации на n-ом условном кольце,
при этом наружный радиус диска решетки равен наружному радиусу последнего, считая от оси диска условного кольца. 2. Решетка по п.1, отличающаяся тем, что количество круглых отверстий перфорации в первом от оси диска условном кольце равно одному из чисел ряда Фибоначчи, начиная с числа 5, или 8, или 13, или 21, или 34 и т.д.